RELAÇÕES DO VALOR DO MEDIDOR PORTÁTIL DE CLOROFILA...

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RELAÇÕES DO VALOR DO MEDIDOR PORTÁTIL DE CLOROFILA (SPAD-502) COM O PROCESSO FOTOSSINTÉTICO E COM O TEOR DE NITROGÊNIO ORGÂNICO EM DOIS GENÓTIPOS DE Carica papaya L. F E R NANDA AS S U MPÇÃO CAS T R O UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE-UENF CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ JULHO - 2005

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  • RELAÇÕES DO VALOR DO MEDIDOR PORTÁTIL DE CLOROFILA

    (SPAD-502) COM O PROCESSO FOTOSSINTÉTICO E COM O

    TEOR DE NITROGÊNIO ORGÂNICO EM DOIS GENÓTIPOS DE

    Carica papaya L.

    FERNANDA AS S UMPÇÃO CAS T RO

    UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE-UENF

    CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ JULHO - 2005

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    RELAÇÕES DO VALOR DO MEDIDOR PORTÁTIL DE CLOROFILA

    (SPAD-502) COM O PROCESSO FOTOSSINTÉTICO E COM O

    TEOR DE NITROGÊNIO ORGÂNICO EM DOIS GENÓTIPOS DE

    Carica papaya L.

    FERNANDA ASSUMPÇÃO CASTRO

    Tese apresentada ao Centro de Ciências e

    Tecnologias Agropecuárias da Universidade

    Estadual do Norte Fluminense, como parte

    das exigências para obtenção do titulo de

    Mestre em Produção Vegetal.

    Orientador: Prof. Eliemar Campostrini

    CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ JULHO - 2005

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    RELAÇÕES DO VALOR DO MEDIDOR PORTÁTIL DE CLOROFILA

    (SPAD-502) COM O PROCESSO FOTOSSINTÉTICO E COM O

    TEOR DE NITROGÊNIO ORGÂNICO EM DOIS GENÓTIPOS DE

    Carica papaya L.

    Fernanda Assumpção Castro

    Tese apresentada ao Centro de Ciências e

    Tecnologias Agropecuárias da Universidade

    Estadual do Norte Fluminense, como parte

    das exigências para obtenção do titulo de

    Mestre em Produção Vegetal.

    Aprovada em 07 de julho de 2005 Comissão Examinadora:

    Profo Carlos Alberto Martinez y Huaman (Doutor em Fisiologia Vegetal) – USP

    Profo Pedro Henrique Monnerat (PhD em Nutrição Mineral de Plantas) – UENF

    Profa Mara de Menezes de Assis Gomes (Doutora em Biologia Vegetal) – UENF

    Profo Eliemar Campostrini (Doutor em Produção Vegetal) – UENF Orientador

  • 4

    S UMÁRI O

    LISTA DE SÍMBOLOS ..................................................................................

    vii

    LISTA DE QUADROS ...................................................................................

    ix

    LISTA DE FIGURAS .....................................................................................

    x

    RESUMO ......................................................................................................

    xv

    ABSTRACT ...................................................................................................

    xvii

    1.INTRODUÇÃO ...........................................................................................

    01

    2. REVISÃO DE LITERATURA ....................................................................

    04

    2.1 Nitrogênio ..........................................................................

    04

    2.2 Pigmentos Fotossintéticos (Clorofilas totais) ....................

    07

    2.3 Processo Fotossintético ....................................................

    09

    2.4 Fluorescência da Clorofila a ..............................................

    11

    3. MATERIAL E MÉTODOS .........................................................................

    13

    3.1 Material vegetal e condições de cultivo .............................

    13

    3.2 Características avaliadas ..................................................

    15

  • 5

    3.2.1 Fotossíntese Atual .........................................................

    16

    3.2.2 Fluorescência da Clorofila a ...........................................

    16

    3.2.3 Fotossíntese Potencial ...................................................

    17

    3.2.4 Determinação de Pigmentos Fotossintéticos (Ct) ..........

    18

    3.2.5 Determinação de Nitrogênio Orgânico ...........................

    19

    4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................

    20

    5. RESUMO E CONCLUSÕES ....................................................................

    40

    6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................

    42

    7. APÊNDICE ...............................................................................................

    49

  • 6

    LISTA DE SÍMBOLOS

    A Fotossíntese atual

    ABS/RC Energia absorvida por unidade de centro de reação ativo

    Apot Fotossíntese potencial

    ATP Adenosina tri-fosfato

    CLO Complexo de liberação de oxigênio

    CS Seção da amostra

    Ct Clorofilas totais

    DAS Dias após semeadura

    DI0/RC Energia dissipada por unidade de centro de reação ativo

    DMSO Dimetilsulfóxido

    ET0/CS Transporte de elétrons por seção da amostra

    ET0/RC Transporte de elétrons por unidade de centro de reação ativo

    F0 Fluorescência inicial

    FFF Fluxo de fótons fotossintéticos

    Fj, Ft Fluorescência tre o tempo de F0 e Fm

    Fm Fluorescência máxima

    Fv Fluorescência variável

    Fv/Fm Eficiência quântica do PSII

    ha hectare

    LHCP Complexo clorofila-proteína de captura de luz

    MFE Massa foliar específica

    MCP Medidor portátil de clorofila

  • 7

    N Nitrogênio

    N-org Nitrogênio orgânico

    NADPH Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato

    NFE Nitrogênio foliar específico

    nm Nanômetro

    PEA Fluorímetro não-modulado modelo PEA

    PIF Produção Integrada de frutas

    PSII Fotossistema II

    Qa Quinona a

    RC0/CS0 Densidade dos centros de reação relacionados à redução da

    Quinona a

    SPAD Modelo do medidor portátil de clorofila

    ton Tonelada

    TR0/CS0 Quantidade de energia capturada que reduziu Qa por unidade de

    centro de reação ativo

    λ Comprimento de onda

  • 8

    LISTA DE QUADROS

    Quadro 1- Dados de temperatura (0C), Umidade Relativa (%) e Fluxo de Fótons

    Fotossintéticos (µmoles m-2 s-1), da casa de vegetação durante o

    experimento, no horário entre 06:00 e 17:00 horas.

  • 9

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 - Relação entre o teor de clorofila total (µmoles m-2) e a leitura do MPC

    em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em

    casa de vegetação.

    Figura 2 - Relação entre o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) e a leitura do MPC

    em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em

    casa de vegetação.

    Figura 3 - Relação entre o teor de clorofila total (µmoles m-2) e o teor de nitrogênio

    orgânico (g kg-1) e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise

    Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Figura 4 - Relação entre o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) e a razão da leitura

    do MPC/MFE em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B),

    cultivados em casa de vegetação.

    Figura 5 - Relação entre a variável Fm (fluorescência máxima) e a leitura do MPC

    em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em

    casa de vegetação.

  • 10

    Figura 6 - Relação entre a variável Fm (fluorescência máxima) e o teor de clorofila

    total (µmoles m-2) em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden

    (B), cultivados em casa de vegetação.

    Figura 7 - Relação entre a razão Fv/Fm e a leitura do MPC em plantas de

    mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de

    vegetação.

    Figura 8 - Relação entre a razão Fv/Fm e o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) em

    plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em

    casa de vegetação.

    Figura 9 - Relação entre a razão Fv/F0 e a leitura do MPC em plantas de

    mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de

    vegetação.

    Figura 10 - Relação entre a razão F0/Fm e a leitura do MPC em plantas de

    mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de

    vegetação.

    Figura 11 - Relação entre a razão ABS/RC (energia absorvida por unidade de

    centro de reação) (A, B), TR0/RC [quantidade de energia capturada

    (reduziu Qa) por unidade de centro de reação] (C, D) e ET0/RC (taxa

    de transporte de elétrons por unidade de centro de reação) (E, F) e a

    leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo e Golden,

    cultivados em casa de vegetação.

    Figura 12 - Relação entre a razão RC/CS0 (densidade de centros de reação

    relacionados à redução da Qa) e a leitura do MPC em plantas de

    mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de

    vegetação.

  • 11

    Figura 13 - Relação entre a razão DI0/RC (energia dissipada por unidade de

    centro de reação) e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise

    Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Figura 14 - Relação entre a razão TR0/CS0 [quantidade de energia capturada

    (reduziu Qa) por seção da amostra] e a leitura do MPC em plantas de

    mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de

    vegetação.

    Figura 15 - Relação entre a razão ET0/CS0 (taxa de transporte de elétrons por

    seção da amostra) e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro

    Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Figura 16 - Modelo ‘pipeline’ de membrana (Figuras 16A e 16C) e da área da

    seção transversal da amostra (Figuras 16B e 16D), do fluxo de

    energia em folhas de mamoeiro do genótipo Sunrise Solo, com

    valores do Medidor Portátil de Clorofila de 56 (folha verde) e 12 (folha

    amarela). Os círculos fechados (coloração preta) correspondem aos

    centros de reação inativos e os abertos, aos centros de reação ativos.

    A largura das setas ABS/RC, TR0/RC, DI0/RC, ABS/CS0, TR0/CS0 e

    DI0/CS0 indicam a intensidade do fluxo de energia.

    Figura 17 - Relação entre a área sobre a curva da fluorescência e a leitura do

    MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B),

    cultivados em casa de vegetação.

    Figura 18 - Relação entre a fotossíntese potencial (Apot, µmoles m-2 s-1) e a leitura

    do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B),

    cultivados em casa de vegetação.

    Figura 19 - Relação entre a fotossíntese atual (A, µmoles m-2 s-1) e a leitura do

    MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B),

    cultivados em casa de vegetação.

  • 12

    Figura 20A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Sunrise Solo com valor de MPC de 6,0.

    Figura 21A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Sunrise Solo com valor de MPC de 8,0.

    Figura 22A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Sunrise Solo com valor de MPC de 7,0.

    Figura 23A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Sunrise Solo com valor de MPC de 45.

    Figura 24A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Golden com valor de MPC de 1,0.

    Figura 25A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Golden com valor de MPC de 7,0.

    Figura 26A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Golden com valor de MPC de 20,0.

    Figura 27A - Modelo “pipeline” de membrana e da área de seção transversal da

    amostra do fluxo de energia em folha de mamoeiro do genótipo

    Golden com valor de MPC de 39,0.

  • 13

  • 14

    RESUMO

    CASTRO, FERNANDA ASSUMPÇÃO; Engenheira Agrônoma, MSc., Universidade Estadual do Norte Fluminense; Julho de 2005; Relações do Medidor Portátil de Clorofila (SPAD-502) com o processo fotossintético e com o teor de nitrogênio orgânico em dois genótipos de Carica papaya L.; Profo Orientador: Eliemar Campostrini, Conselheira: Dra. Mara de Menezes de Assis Gomes. Plantas de Carica papaya L. [genótipos Sunrise Solo (folha de coloração

    verde intenso) e Golden (folha de coloração verde-amarela)], crescidas em casa

    de vegetação com 50% de interceptação de fluxo de fótons fotossintéticos foram

    cultivadas em vasos plásticos de 15L contendo solo adicionado de esterco de

    curral, na proporção de 3:1. Aos 90 e 100 dias após a semeadura (quando foram

    encontradas folhas com coloração mais amarela) foi avaliada a fotossíntese

    líquida (A, µmoles. m-2.s-1), as variáveis da fluorescência da clorofila a, a

    fotossíntese potencial (Apot, µmoles. m-2.s-1), o teor de clorofilas totais, o teor de

    nitrogênio orgânico e os valores do MPC (Medidor Portátil de Clorofila). A partir

    dessas informações, foi possível efetuar relações entre as características

    fisiológicas e os valores do MPC. Em relação ao Sunrise Solo, o genótipo Golden

    (de coloração da folha verde-amarela) alocou menor quantidade de N-org em

    moléculas de clorofilas, ou seja, para um mesmo valor de N-org na folha, no

    genótipo Sunrise Solo, o MPC mostrou valores mais elevados. Em valores baixos

    do MPC (

  • 15

    acontecem após a degradação de um certo número de moléculas de clorofilas,

    mostrando assim uma “produção de luxo” destas moléculas relacionadas à

    estrutura e função do PSII. Aparentemente, o genótipo Sunrise Solo se mostrou

    mais sensível aos danos na estrutura/função do PSII com a redução nos valores

    do MPC, iniciando mais precocemente a redução nos valores da relação Fv/Fm,

    Fv/Fo e DI0/RC. Em plantas com 90 e 100 dias após a semeadura, o Medidor

    Portátil de Clorofila (MPC) se mostrou adequado na avaliação do teor de clorofilas

    totais, do N-org e do processo fotossintético, em folhas.

  • 16

    ABSTRACT

    Carica papaya L. plants [Sunrise Solo (leaves with intense green color) and

    Golden cultivars (leaves with yellow-green color)], were cultivatedin plastic pots of

    15 L filled soil and corral manure in a 3:1 proportion, under greenhouse conditions

    with 50% interceptation of the photosynthetic photons flux (PPF). Ninety and 100

    days after sowing (when leaves turned more yellow) actual photosynthesis (A,

    µmoles m-2 s-1), the chlorophyll a fluorescence variables, the potential

    photosynthesis (Apot, µmoles m-2 s-1), the total chlorophyll content, nitrogen content

    and the MPC values (using a portable chlorophyll meter) were estimated. From

    these results it was possible to establish a relationship between the physiological

    characteristics and the MPC values. In relation Sunrise Solo, Golden cultivar (leaf

    with coloring yellow-green) deposited the smaller amount of N-org in chlorophyll

    molecules. The same value of N-org was seen in leaves of the Sunrise Solo

    cultivar, however the MPC values were higher. Low values of MPC (< 30)

    compromised the function and structure of PSII associated to the reduction in the

    numbers of active reaction centers. When values of MPC>30 were seen, the

    variables related to the function and structure of PSII showed no differences,

    indicating that the effects on the photosynthesis photochemical phase, estimates

    by fluorescence, occurred after the degradation of the certain number of

    chlorophyll molecules, showing thus, an “ over production” of these molecules in

    relation to the function and structure of PSII. Apparently, the Sunrise Solo cultivar

    is more sensitive to damage to the structure/function of the PSII with a reduction in

    the MPC values, commencing before the reduction in the value of the relationship

    Fv/Fm, Fv/Fo and DI0/RC. In plants at 90 and 100 days after sowing, the Portable

  • 17

    Chlorophyll Meter (MPC) was adequate for the evaluation of the total chlorophyll

    content, of N-org and the photosynthetic processes in leaves.

  • 18

    1.INTRODUÇÃO

    O Brasil é o maior produtor mundial de mamão com produtividade 174%

    superior a média mundial (Nishimura, 2003). Em 2002, o Brasil produziu cerca de

    1,7 milhões de toneladas, destacando a Bahia (783.600 mil ton) como o maior

    Estado produtor. Em segundo lugar, destacou-se o Estado do Espírito Santo, com

    uma produção anual de 585.358 mil toneladas. Estes Estados são responsáveis

    por 80% da produção nacional. Embora o Brasil possua a maior capacidade de

    cultivo do mamoeiro no mundo, o Brasil exporta apenas de 1,5 a 2,0% da

    produção (Amaro e Caser, 2003). Esta produção brasileira está relacionada aos

    grupos ‘Formosa’ e ‘Solo’. Em 2002, o plantio de mamoeiro ocupou 35 000 ha do

    território brasileiro (Amaro e Caser, 2003), o que correspondeu uma produtividade

    de 48,16 ton ha-1.

    De 1978 a 2000, a produção mundial de mamão passou de 1.839.000

    toneladas, para 5.442.000 toneladas, o que significa, em um período de 22 anos,

    um crescimento de 196%. Neste intervalo de tempo, o Brasil alcançou a produção

    de 1.414.844 toneladas, um crescimento de 125%. A Nigéria (segundo produtor

    mundial), obteve crescimento de 44%, tendo uma produção de 761.839 toneladas

    em 2000 (Martins, 2003). Este fato mostra o elevado crescimento da produção do

  • 19

    mamoeiro no Brasil, principalmente pela demanda criada pelo consumo mundial,

    o que representa a necessidade constante de pesquisas científicas relacionadas à

    compreensão dos processos técnico-fisiológicos para a cultura.

    Em março de 2003, ocorreu a inserção da cultura do mamoeiro no

    Sistema de Produção Integrada de Frutas (PIF). Este sistema preconiza uma

    completa organização do sistema produtivo da cultura. Desta maneira, a PIF

    objetiva a produção dos frutos com elevada qualidade e utilização racional e de

    maneira controlada dos recursos utilizados no sistema produtivo (Andrigueto e

    Kososki, 2003). Segundo estes autores, a aplicação controlada dos insumos é

    obtida com a utilização de metodologias adequadas dos procedimentos e da

    rastreabilidade da aplicação de tais insumos, o que torna o sistema

    economicamente viável, ambientalmente correto e socialmente justo.

    Dentre os insumos aplicados ao sistema produtivo de frutos de mamoeiro,

    a fertilização nitrogenada tem um importante destaque. A aplicação anual de N

    em pomares comerciais produtivos é de 403,2 g N/ planta (Comunicação interna

    da Caliman Agrícola SA). Diante disto, para um bom manejo desta espécie, torna-

    se importante relacionar os teores de N no limbo foliar com o processo

    fotossintético. Esta ação poderá indicar concentrações adequadas deste nutriente

    mineral nesta parte da folha, possibilitando relações com o teor de N no solo,

    evitando possíveis aplicações em excesso ou aplicações deficientes deste

    nutriente, pois a aplicação em excesso pode ocasionar contaminação do lençol

    freático e aplicações deficientes podem comprometer a produtividade da espécie.

    Atualmente, existe no mercado um equipamento portátil, preciso e de

    baixo custo, denominado Medidor Portátil de Clorofila (MPC), conhecido com o

    nome de SPAD-502 (Soil Plant Analysis Development, Minolta Camera Co. Ltd.),

    e tem sido usado intensamente na estimativa do teor de clorofilas e na avaliação

    nutricional relacionada ao nitrogênio, uma vez que existe uma elevada correlação

    positiva entre N e os teores de clorofilas (Evans, 1989). Entretanto, poucos

    trabalhos têm sido feito em mamoeiro relacionando os teores de N na folha, o

    processo fotossintético e os valores do MPC. Assim, torna-se importante efetuar

    específicas relações citadas em genótipos plantados comercialmente no Brasil.

    O objetivo deste trabalho foi efetuar relações entre o Medidor Portátil de

    Clorofila (MPC), o teor de N orgânico no limbo foliar e o desempenho do processo

  • 20

    fotossintético em dois genótipos de mamoeiro (Sunrise Solo e Golden)

    contrastantes em teores de clorofilas.

  • 21

    2. REVISÃO DE LITERATURA

    2.1. Nitrogênio

    Com relação aos insumos aplicados ao sistema produtivo de fruteiras, o

    fornecimento de nutrientes minerais à planta de mamoeiro, seja por meio da

    aplicação via solo ou por meio da aplicação foliar, necessita ser feito de maneira

    racional e em doses equilibradas, que possa representar a quantidade próxima à

    quantidade ideal da cultura. Quanto aos nutrientes minerais aplicados à cultura

    do mamoeiro, o estudo das concentrações adequadas do nitrogênio (N) no tecido

    foliar torna-se necessário. Segundo Neeteson (1995), para ajustar a quantidade e

    a época de aplicação de N na cultura, objetivando incrementar a produção,

    reduzir custos e evitar contaminação do solo, torna-se importante quantificar o

    teor de N no tecido vegetal.

    Segundo Harper (1994), em relação aos nutrientes minerais necessários

    ao crescimento e desenvolvimento das culturas de interesse agronômico, o

    nitrogênio é o nutriente que mais limita a produção. Este fato é justificável, pois é

    um nutriente mineral que tem função importante na bioquímica da planta. Este

    autor relata que o nitrogênio é um constituinte essencial de enzimas, das

  • 22

    moléculas de clorofilas, dos ácidos nucléicos, das proteínas estruturais e de

    reservas e de outros importantes compostos constituintes das plantas. Vários

    estudos têm mostrado que a deficiência de nitrogênio conduz a um aumento da

    susceptibilidade da fotoinibição do fotossistema II, quando a planta é exposta a

    alta intensidade luminosa (Ramalho et al., 1997).

    Bacon (1995) relata que a necessidade de conhecer os mecanismos

    básicos das relações entre o teor de N e a produção das culturas está relacionada

    à busca de plantas que apresentem melhor eficiência no uso deste nutriente

    mineral, uma vez que nas condições atuais da agricultura, observa-se uma certa

    dependência em relação aos fertilizantes nitrogenados industriais.

    O conhecimento das concentrações adequadas de N no tecido vegetal,

    com base nas relações entre este nutriente mineral e, como exemplo, o processo

    fotossintético, poderá evitar deficiências na aplicação, com possibilidades de

    comprometimentos na produção das culturas, bem como excessos no

    fornecimento deste nutriente, evitando assim, nesta última situação, a

    contaminação do solo. Segundo Wood et al. (1993), a aplicação em excesso de

    fertilizantes nitrogenados pode causar contaminação do lençol freático e

    eutrofização de lagos e rios.

    Vários trabalhos têm relatado o efeito do suprimento de N sobre a

    assimilação do carbono (Sage et al., 1987; Lawlor et al., 2001). Segundo este

    último autor, os efeitos da disponibilidade de N estão relacionados à síntese de

    aminoácidos, proteínas e outros componentes celulares. Uma velocidade rápida

    na fixação do CO2 preconiza uma elevada quantidade de componentes do

    cloroplasto, especificamente elevadas quantidades dos complexos proteínas-

    clorofilas responsáveis pela coleta da energia luminosa (Light Harvesting

    Chlorophyll-Protein Complexes, LHCP), elevada taxas de transporte de elétrons,

    elevadas quantidades de componentes dos tilacóides responsáveis pela redução

    do NADP+, elevada concentração/atividade da Ribulose 1,5 Bisfosfato

    Carbolixase/Oxigenase (Rubisco) e outras enzimas relacionadas ao Ciclo de

    Calvin/Benson. Algumas proteínas relacionadas ao processo fotossintético

    possuem elevado peso molecular, em relação à sua atividade e estão presentes

    em elevadas quantidades na folha (Lawlor, 2002). Para capturar a energia

    luminosa, usada no processo fotossintético, uma elevada quantidade de

  • 23

    moléculas de clorofilas por unidade de área é necessária. Essa quantidade

    elevada é importante para estruturar os LHCP (Lawlor, 2002).

    Segundo Lawlor et al. (1989), a Rubisco apresenta baixa taxa catalítica

    por unidade de massa de proteína, e, em plantas C3, as taxas de assimilação do

    CO2 requerem uma elevada quantidade de Rubisco. No tecido foliar de plantas de

    trigo, a quantidade desta enzima pode alcançar um valor de 8 g m-2 e esta enzima

    é composta de cerca de 30% de N. Ainda, 50% da proteína solúvel da folha deste

    tipo de planta é constituída de Rubisco.

    A deficiência de N no tecido foliar pode causar significativos

    comprometimentos no tamanho, na composição e na função dos cloroplastos

    (Lawlor, 2002). Em plantas com deficiência deste nutriente mineral, os

    cloroplastos são pequenos e achatados, com poucos tilacóides e estes

    cloroplastos apresentam pouco grana (Laza et al., 1993, Kutik et al., 1995).

    Bondada e Syvertsen (2003), verificaram que, em relação às plantas de citrus

    com N>187 mmoles N m-2, as plantas consideradas deficientes em N (86 mmoles

    N m-2) apresentaram cloroplastos pequenos com nenhum grão de amido, grana e

    lamela do estroma. Em plantas de arroz (Laza et al., 1993) e de beterraba (Kutik

    et al., 1995) deficientes em N, a quantidade de estroma foi maior em relação à

    quantidade de tilacóides. Nas condições de deficiência de N, foi verificada menor

    quantidade de LHCP, Rubisco e ATP sintase (Theobald et al., 1998). Segundo

    estes autores, a razão clorofila a/b não é afetada pelo suprimento de N, apesar de

    que sob deficiência deste nutriente, ocorrem significativos decréscimos na

    concentração destes pigmentos fotossintéticos. Segundo Lawlor (2002), este fato

    mostra que o suprimento de N não-somente regula a expressão do LHCP

    (apresenta elevada quantidade de clorofila b), mas também outros componentes

    do LHCP e o centro de reação, o qual possui uma maior concentração de clorofila

    a.

    Segundo Lawlor (2002), as análises de N no solo não mostram a

    dinâmica deste nutriente nos processos metabólicos dos vegetais, bem como os

    efeitos dos fatores do ambiente sobre o metabolismo do N, relacionado ao

    metabolismo da cultura. Este autor sugere que as medidas de N na planta devem

    ser rápidas, fáceis, efetivas e de baixo custo.

    Os métodos tradicionais relacionados à quantificação de N nos tecidos

    vegetais requerem que o material vegetal seja destruído, apresentam custo

  • 24

    elevado e necessitam de um tempo relativamente longo entre o recebimento da

    amostra vegetal no laboratório e a liberação dos resultados das análises. Este

    fato pode retardar a tomada de decisão relacionada ao fornecimento de N à

    cultura. Desta maneira, a busca de metodologias que possam economizar tempo,

    espaço e recurso, como a proposta deste trabalho é de grande importância.

    2.2. Pigmentos Fotossintéticos (Clorofilas totais)

    Os pigmentos fotossintéticos (clorofilas e carotenóides) são moléculas

    que estão relacionadas com a absorção da energia luminosa e se localizam nos

    tilacóides. A estrutura básica da molécula de clorofila é composta de um íon de

    magnésio centralizado no anel de porfirina e, este anel, contém 4 átomos de

    nitrogênio. Esta molécula possui uma cadeia hidrocarbônica, que forma uma

    cauda hidrofóbica (Raven et al., 2001).

    Em folhas, tem-se observado uma elevada associação positiva entre o

    teor de nitrogênio e o teor de pigmentos fotossintéticos (Evans, 1989; Yoder e

    Pettigrew-Crosby, 1995). Segundo Hendry e Price (1993), o teor de pigmentos

    fotossintéticos, principalmente as clorofilas, podem ser destruídos por meio da

    ação de fatores do ambiente como deficiências minerais, estresse hídrico,

    poluição industrial e temperatura supra-ótima. Este fato mostra que a

    determinação dos pigmentos fotossintéticos pode ser uma importante ferramenta

    no diagnóstico de estresse em plantas (Hendry e Price, 1993), o que potencializa

    o uso do Medidor Portátil de Clorofila (MPC).

    Em plantas C3, uma elevada quantidade de N do tecido foliar (75%) está

    localizada no cloroplasto (Chapin et al., 1987) e consideráveis quantidades deste

    N estão associadas às moléculas de clorofilas (Chapman e Barreto, 1997; Lawlor,

    2002), pois cada molécula destes pigmentos fotossintéticos contém quatro

    átomos deste elemento (Buchanan et al., 2000).

    Estas informações corroboram com o crescente uso do MPC e mostram a

    capacidade de avaliar o estado nutricional de N nos tecidos de várias espécies

    vegetais (Turner e Jund, 1991; Piekielek e Fox, 1992; Piekielek et al., 1995; Fox et

    al., 1994; Peng et al., 1995; Peterson et al., 1993; Wu et al., 1998; Chang e

  • 25

    Robison, 2003). Nos últimos anos, cerca de 100 publicações foram produzidas

    relacionando os valores do MPC na determinação do teor de clorofilas ou na

    avaliação do estado nutricional de N (Chang e Robison, 2003). Segundo estes

    autores, com poucas exceções, a maioria dos trabalhos publicados relatou uma

    boa utilidade no uso do MPC na estimativa das concentrações de N no tecido

    foliar. Na cultura do milho, o MPC pode detectar deficiências de N no tecido foliar

    e o uso deste equipamento mostrou uma importante ferramenta na otimização do

    manejo de N (Peterson et al.,1993).

    Com relação ao uso do MPC em fruteiras, existem trabalhos com pêra

    (Peryea e Kammereck, 1997), maçã (Campbell et al., 1990; Li et al., 1998) e

    mamoeiro (Torres-Netto et al., 2002).

    Na determinação do teor de clorofilas e N no tecido foliar, apesar do

    crescente uso do MPC, algumas informações importantes devem ser observadas.

    Campbell et al. (1990), observou que diferenças na espessura da folha podem

    causar modificações na relação entre a leitura mostrada pelo aparelho e o teor de

    N na folha. Estas variações na espessura da folha podem variar de acordo com a

    espécie, estádio de desenvolvimento e com a cultivar/variedade. Segundo

    Balasubramanian et al. (2000), o efeito da espessura da folha sobre a leitura do

    MPC pode ser eliminado se o teor de N for expresso com base na área da folha,

    denominado Nitrogênio Foliar Específico (NFE). Em arroz (Peng et al, 1995) e em

    milho (Chapman e Barreto, 1997), em todos os estádios de crescimento, a relação

    entre o NFE e a leitura do MPC se mostrou linear e positiva. Ainda, Peng et al.,

    (1993) relata que os efeitos da cultivar e do estádio de crescimento podem ser

    eliminados por meio da divisão do valor do MPC pela massa foliar específica

    (MFE) da respectiva folha amostrada.

    Segundo Wood et al.(1993), em concentrações elevadas de N no tecido

    foliar, as relações entre o teor de clorofilas e o teor de N podem não ser lineares,

    pois o N poderá estar na forma de NO3-N e não inserido nas moléculas de

    clorofilas. Sendo assim, nesta faixa de valores, o MPC pode apresentar uma

    baixa sensibilidade relacionada ao “consumo de luxo” de N pela planta.

    Um outro fator a ser considerado quando se utiliza o MPC é o efeito do

    Fluxo de Fótons Fotossintéticos (FFF) sobre as leituras efetuadas pelo aparelho

    (Hoel e Solhaug, 1998). Segundo os autores, os valores mais baixos mostrados

    no MPC foram determinados em condições de elevados FFF. Este fato é

  • 26

    justificável, pois os cloroplastos podem mudar a orientação dentro da célula em

    resposta ao FFF (Brugnoli e Björkman, 1992). Em condições de baixos FFF, os

    cloroplastos são orientados horizontalmente ao longo da membrana

    plasmática/parede celular, superior e inferior da célula (Park et al., 1996),

    maximizando a interceptação do FFF. Em condições de elevados FFF, estas

    organelas são orientadas verticalmente ao longo da membrana plasmática/parede

    celular, ficando paralelos ao FFF. Em trabalhos com o Medidor Portátil de

    Clorofila, torna-se necessário considerar os valores de FFF (Hoel e Solhaug,

    1998). Entretanto, na maioria das culturas de interesse agronômico as plantas

    apresentam uma grande quantidade de folhas de sol (Inoue e Shibata, 1974).

    Nestas folhas, em relação às folhas de sombra, a transmitância é menos afetada

    pela variação nos valores do FFF. De fato, durante as medições diárias,

    realizadas em folhas de mamoeiros crescidos em condição de campo (≅2000

    µmoles m-2 s-1), os valores do MPC não mostraram variação em relação ao

    horário do dia (Reis, 2003). Contudo, segundo Hoel e Solhaug, (1998), em plantas

    de trigo crescidas em casa-de-vegetação (FFF=100µmoles m-2 s-1) os valores do

    MPC foram significativamente afetados pela variação do FFF.

    2.3. Processo Fotossintético

    O processo fotossintético pode ser medido pela taxa de assimilação do

    CO2 [Fotossíntese Atual (A)] ou pela taxa de liberação do O2 [Fotossíntese

    Potencial (Apot)]. Ambos os processos são utilizados em grande intensidade na

    avaliação da capacidade fotossintética em plantas. O efeito dos estômatos sobre

    o processo fotossintético é bem evidenciado quando se efetua a medição de A.

    De fato, a condutância dos estômatos influencia significativamente nos valores de

    A (Farquhar e Sharkey, 1982; Körner, 1995), uma vez que ele é responsável pela

    assimilação da molécula de CO2, porém estas estruturas não influenciam a

    medição de Apot, medido por meio do eletrodo de Clarck (Delieu e Walker, 1983),

    pois a metodologia relacionada a esta taxa fotossintética, preconiza uma

    concentração saturante de CO2 (1 a 5%) em torno do material vegetal (disco

    foliar) analisado, isto é, nesta concentração de CO2, a Rubisco, em sua totalidade,

  • 27

    está atuando como carboxilase (Walker, 1987). Desta maneira, na determinação

    de Apot as variações na liberação do O2 ficam independentes da ação dos

    estômatos e, portanto, dependentes do FFF e da estrutura fotoquímica e

    bioquímica do processo fotossintético.

    A liberação do O2 ocorre na parte do fotossistema II (PSII) localizada

    próxima ao lúmen do tilacóide, precisamente no polipeptídio denominado

    Complexo de Liberação do Oxigênio (CLO) (Malkin e Niyogi, 2000). A

    estruturação deste CLO e, obviamente do PSII, são importantes para a liberação

    deste gás. Em adição, como a liberação do oxigênio é o resultado de uma

    completa integração dos fotossistemas I e II e de uma seqüência de reações de

    oxi-redução, as quais envolvem inúmeros compostos (polipeptídios e pigmentos

    fotossintéticos) constituintes da complexa fase fotoquímica da fotossíntese,

    qualquer fator do ambiente que possa comprometer a estrutura do PSII e afetar

    esta fase, necessariamente afetará a liberação de O2. Sendo assim, Apot poderá

    ser uma importante característica avaliadora da estruturação e funcionamento do

    processo fotoquímico/bioquímico da fotossíntese. Como a fotossíntese é o

    principal mecanismo relacionado diretamente com a produção de matéria seca

    pela planta, torna-se importante avaliar os efeitos de fatores abióticos e bióticos

    sobre este processo. O efeito do N sobre Apot foi estudado por Pereira e Chaves

    (1992), o qual observou que elevados valores de N proporcionaram maiores

    valores de Apot. Desta maneira, como a estruturação e funcionamento do CLO e,

    conseqüentemente, do PSII é dependente de polipeptídios/pigmentos, os quais

    são compostos de átomos de N, torna-se justificável que variações nos teores de

    N na folha possam causar modificações na taxa de liberação de O2.

    Vários trabalhos têm mostrado os efeitos dos teores de N na folha sobre a

    fotossíntese atual (Yoshida e Coronel, 1996; Lugg e Sinclair, 1981; Evans, 1983).

    Nestes trabalhos, os resultados têm mostrado que a fotossíntese incrementa com

    a quantidade de N no tecido foliar. Entretanto, em alguns trabalhos, a partir de um

    certo valor de N, o incremento na fotossíntese não responde com maior

    intensidade (inclinação da curva reduzida) com o aumento de N foliar (Nevins e

    Loomis,1970; Evans, 1983; Wong, 1979). Em folhas de plantas de trigo, a partir

    de 125 mmoles de N m-2 folha, a resposta da taxa fotossintética foi menos

    acentuada (menor inclinação da curva), evidenciando uma saturação por N,

    sendo que, outros fatores como CO2, luz e regeneração da RuBP poderiam ser os

  • 28

    responsáveis pela diminuição na inclinação da curva (Evans, 1983). De fato,

    deficiências de N no tecido foliar causa reduções na fotossíntese atual (Terashima

    e Evans, 1988). Segundo Laza (1993) o decréscimo em A, causado pela

    deficiência de N é devido ao decréscimo no tamanho do cloroplasto, das lamelas

    dos tilacóides e no número de grana. Todavia, Sugiharto et al. (1990) relata que o

    decréscimo em A foi associado a diminuição na síntese de várias enzimas

    relacionadas ao ciclo de Calvin-Benson. Uma vez que existe uma correlação

    positiva entre valores do MPC com N foliar (Evans, 1989; Yoder e Pettigrew-

    Crosby, 1995), torna-se possível buscar relações entre os valores do MPC com a

    fotossíntese atual, de modo a otimizar as interpretações deste equipamento e

    permitir melhores inferências sobre o processo fotossintético.

    2.4. Fluorescência da clorofila a

    Uma técnica importante no diagnóstico do PSII é a fluorescência

    (Schreiber et al., 1998). Vários artigos foram publicados sobre a base teórica e

    aplicações na ecofisiologia relacionados à fluorescência (Krause e Weis, 1991;

    Schreiber et al., 1998; Mohammed et al., 1995). Segundo Krause e Weis (1991), a

    medição da fluorescência pode ser considerada como uma medida de

    complemento às medições do processo fotossintético. A emissão da fluorescência

    mostra o nível da energia de excitação nos complexos pigmentos/proteínas,

    energia esta que controla a fotossíntese (Scholes e Horton, 1993). Por meio da

    fluorescência, é possível obter informações detalhadas sobre a estrutura, a

    distribuição de energia e função do aparato fotossintético, em especial o PSII

    (Strasser et al., 2000). Por ser precisa, rápida, não-destrutiva e, ainda, pode ser

    utilizada em condições de campo, é uma técnica que permite efetuar o

    diagnóstico da distribuição da energia no PSII, antes mesmo que os sintomas do

    dano neste fotossistema sejam externados (Bòlhar-Nordenkampf et al., 1989).

    Por meio do fluorímetro não-modulado, Strasser e Strasser (1995), têm

    otimizado as interpretações da cinética rápida da fluorescência (F0=50µs; Fj=2ms

    e Fi=30ms), que estão entre os dois extremos da intensidade da fluorescência

    (F0=50µs e Fm = 300ms). Neste tempo, Strasser et al. (2000) têm usado os

  • 29

    valores da fluorescência (F0, Fj e Fi) e tem proposto um teste avaliador

    denominado JIP-Test. O JIP-Test é baseado na teoria do fluxo de energia em

    biomembranas, utiliza relações para a obtenção de variáveis que explicam o fluxo

    de energia através do PS II (Strasser e Strasser, 1995). Por meio de variáveis

    associadas aos fenômenos biológicos e biofísicos (estruturais e funcionais) do

    PSII, este JIP-Test é utilizado como um indicador da vitalidade do material vegetal

    analisado (Strasser et al., 2000).

    Com relação ao estado nutricional de N e as variáveis da fluorescência,

    alguns trabalhos tem mostrado que a deficiência de N decresceu o rendimento

    quântico relacionado ao transporte de elétrons do PSII e a eficiência quântica

    máxima do PSII (Nunes et al., 1993; Verhoeven e Demming-Adam III, 1997).

    Segundo Lu e Zhang (2000), na condição de deficiência de N, foi verificado uma

    redução nos valores da variável Fm. Torres Netto et al. (2005), observou que em

    folhas de cafeeiro, o valor de Fm foi proporcional ao teor de clorofilas totais.

    Como a fluorescência pode mostrar a estrutura e funcionamento do PSII

    (Strasser et al., 2000) e este fotossistema está inserido nas membranas dos

    tilacóides, uma desestruturação de tais membranas poderá comprometer

    sensivelmente a emissão da fluorescência. De fato, plantas de citrus deficientes

    em N tem os cloroplastos anatomicamente alterados (Bondada e Syvertsen,

    2003), o que poderá acarretar comprometimentos na função destas organelas.

    Em milho, Lu et al. (2001) relaram que, em relação às plantas bem

    supridas de N (15 mmoles L-1), as plantas deficientes em N (0,5 mmoles L-1)

    apresentaram elevação nos valores da dissipação não-fotoquímica, decréscimo

    nos centros de reação ativos e inibição no transporte de elétrons no lado aceptor

    do PSII.

  • 30

    3. MATERIAL E MÉTODOS

    3.1. Material Vegetal e Condições de Cultivo

    Dois genótipos de Carica papaya L., Sunrise Solo e Golden, contrastantes

    na coloração verde das folhas, (Golden com coloração verde-amarela e Sunrise

    Solo com coloração verde intenso) foram cultivados em casa de vegetação, com

    50% de interceptação do fluxo de fótons fotossintéticos, localizada na

    Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, Rio de

    Janeiro (latitude 21o 44’47” sul, longitude de 41o 18’24” oeste). As condições de

    cultivo dentro da casa de vegetação foram monitoradas diariamente durante todo

    o experimento por meio de sensores automáticos de coleta de dados modelo

    WatchDog 450, Spectrum Technologies, Illinois, USA, com intervalos de 1 hora.

  • 31

    Quadro 1: Dados de temperatura (0C), Umidade Relativa (%) e Fluxo de Fótons Fotossintéticos (µmoles m-2 s-1), da casa de vegetação durante o experimento, no horário entre 06:00 e 17:00 horas

    Temperatura (0C) UR (%) FFF (µmoles m-2 s-1)

    Máxima 34,6 100 790,5

    Média 20,84 ± 3,43 82 ± 13 266,48 ± 155,88

    Mínima 12,9 31,1 29,6

    Os genótipos foram semeados em vasos plásticos de 15L contendo solo

    adicionado de esterco de curral curtido como substrato, na proporção de 3:1.

    A partir do dia 15 de junho de 2004 até o dia 01 de agosto de 2004, foram

    semeados diariamente 6(seis) vasos, com 4 (quatro) sementes cada, alternando o

    genótipo semeado, de forma a obter 28 plantas por genótipo aos 90 dias após

    cada semeadura e mais 26 plantas por genótipo aos 100 dias de cada planta,

    totalizando 54 plantas por genótipo. A germinação das sementes ocorreu 16 dias

    após a semeadura e o desbaste foi feito quando as plantas alcançaram 6 cm de

    altura. A irrigação foi feita diariamente, mantendo o solo próximo à capacidade de

    campo. O controle de ervas daninhas foi feito manualmente com a retirada destas

    quando presentes.

    Aos 90 dias após cada semeadura (DAS), em cada genótipo, foram

    utilizados para a avaliação, 2 grupos de folhas. Um grupo com folhas

    consideradas jovens (3a ou 4a folha contada a partir do ápice) e um grupo com

    folhas consideradas maduras (6a. ou 7a folha contada a partir do ápice). Aos 100

    DAS, em outras plantas, também foram utilizados em cada genótipo as folhas

    consideradas maduras (6a. ou 7a folha contada a partir do ápice), isto devido ao

    aparecimento da perda de pigmentação das folhas.

    Aos 45 DAS foi feita a aplicação de Decis [(deltametrina) (3 mL 10L-1)]

    para o controle da Anastrepha sp. e aos 65 DAS foi aplicado Mancozeb (3 g L-1)

    para o controle de Varíola (Asperisporium caricae).

  • 32

    3.2. Características avaliadas

    3.2.1. Medidor Portátil de Clorofila (MPC)

    Estes equipamentos são de baixo peso, fáceis de manuseio, efetuam

    leituras extremamente rápidas, não danificam o tecido foliar. O MPC [(SPAD-502)

    Soil Plant Analysis Development] utiliza dois LED`s, os quais emitem, sobre a

    superfície da folha, fótons de λ (comprimento de onda) = 650nm (vermelho) e

    940nm (infravermelho). Estes fótons atravessam uma área de 6mm2 e são

    transmitidos alternadamente através da folha. As moléculas de clorofilas

    apresentam o pico máximo de absorção dos fótons em λ=650nm e não absorvem

    no λ=940nm (Hendry e Price, 1993). As clorofilas também apresentam um outro

    pico de absorção na região do azul (λ=450nm), assim como os carotenóides. Este

    fato justifica o uso pelo aparelho de apenas λ=650nm. A emissão do comprimento

    de onda 940nm objetiva eliminar os efeitos da espessura da folha e do conteúdo

    de água, bem como outros fatores que possam afetar a passagem dos fótons

    (λ=650nm e λ=940nm) através da folha. O valor adimensional mostrado pelo MPC

    (em uma escala de 1 a 100) é calculado instantaneamente pela diferença de

    densidade óptica entre os dois comprimentos de onda detectados por um

    fotodiodo (receptor), localizado no lado oposto ao emissor. A parte da folha

    amostrada localiza-se entre o emissor e o receptor (Minolta Camera Co. Ltd.,

    1989)

    Por meio do uso do MPC, torna-se necessário, na estimativa do teor de

    clorofila em folhas, efetuar curvas de calibração em laboratório para a

    espécie/cultivar ou variedade estudada. Para tanto, deve-se fazer uma correlação

    entre os valores mostrados pelo MPC e a concentração real destes pigmentos,

    determinada por meio de análises bioquímicas (Wellburn, 1994).

  • 33

    3.2.1. Fotossíntese atual

    Aos 90 e aos 100 dias após a semeadura de cada planta, as 6:30 horas,

    na extremidade distal da nervura central do limbo foliar das folhas estudadas [(3a

    ou 4a folha contada a partir do ápice) e (6a. ou 7a folha contada a partir do ápice)],

    foi determinada a fotossíntese atual (A, ì mol m-2 s-1) por meio do sistema portátil

    de medições de trocas gasosas, modelo LI-6200 (LI-COR, Lincoln, NE, USA),

    utilizando um suporte com LED’S na faixa do vermelho sobre a câmara, com um

    FFF(fluxo de fótons fotossintéticos ) de 1200 µmoles m-2 s-1. Após as leituras, no

    mesmo local onde foram feitas as medidas de A (≅1000 mm2 de área foliar), foi

    determinada a média de 5 leituras por meio do MPC (SPAD-502, Minolta Câmera

    Company, Japão).

    3.2.2. Fluorescência da clorofila a

    No mesmo local da folha (≅1000 mm2 de área foliar), após a medição da

    fotossíntese atual, ≅ 7:30 horas, foram colocadas três pinças (do fluorímetro não-

    modulado modelo PEA, Hansatech Instruments Ltd, King’s Lynn, Norfolk, UK). O

    objetivo de se colocar as pinças, foi manter a área foliar no escuro por 30 minutos

    para determinação da fluorescência. Nesta condição de obscuridade, admiti-se

    que todos os centros de reação tenham adquirido a condição de abertos (Qa

    oxidada) (Bòlhar-Nordenkampf et al., 1989). Após este tempo no escuro, a

    iluminação foi fornecida por um conjunto de 6 LED’S com comprimento de onda

    de 650 nm na superfície da amostra para fornecer iluminação homogênea de

    3000 µmoles m-2 s-1, em 100% da intensidade luminosa, em uma área de 4 mm

    de diâmetro. Nestas condições, por meio do fluorímetro PEA, foi possível obter

    as variáveis da fluorescência Fm (fluorescência máxima), Fv (fluorescência

    variável) e a relação Fv/Fm (eficiência fotoquímica do PSII), a área sobre a curva

    (área esta proporcional à quantidade dos aceptores localizados na parte redutora

    do PSII, redutores estes que passam os elétrons para Qa) (Bòlhar-Nordenkampf et

    al., 1989), a relação Fv/Fo (esta relação estima o rendimento quântico máximo do

  • 34

    PSII, Sestak e Siffel, 1997), a relação Fo/Fm (usada como indicadora do estado

    fisiológico, Strasser et al. (2000)).

    Segundo Strasser e Strasser (1995), por meio do fluorímetro PEA, é

    possível obter 5 níveis de fluorescência [F1(t=50µs), F2(t=100µs), F3(t=300µs),

    F4(t=2ms), F5(t=30ms)]. A partir destes valores e utilizando o Programa Biolyzer

    (R.J. Strasser, University of Geneva, Laboratory of Bioenergetics, Switzerland) foi

    obtido alguns indicadores do desempenho do processo fotoquímico da

    fotossíntese, como ABS/RC (refere-se à quantidade de energia absorvida pelos

    pigmentos, por unidade de centro de reação ativo); TR0/RC [quantidade de

    energia capturada (reduziu Qa)], (por unidade de centro de reação ativo), ET0/RC

    (transporte de elétrons, por unidade de centro de reação ativo), DI0/RC (energia

    dissipada por unidade de centro de reação ativo), RC/CS0 (densidade dos centros

    de reação ativos, relacionados à redução Qa), TR0/CS0 e ET0/CS0 (razões

    relacionadas à distribuição de energia, por seção transversal (Cross Section, CS)

    da amostra).

    3.2.3. Fotossíntese Potencial

    Após a medição da fotossíntese atual e da fluorescência, retirou- se a

    folha com o pecíolo e, imediatamente, encaminhou-a ao Setor de Fisiologia

    Vegetal da Universidade Estadual do Norte Fluminense. No laboratório, foi

    retirado um disco foliar de 1000 mm2, no mesmo local onde foram feitas as

    medições da fotossíntese atual e da fluorescência da clorofila. Neste disco, com o

    uso do eletrodo de oxigênio do tipo Clark (Hansatech Instruments Ltd, King’s

    Lynn, Norfolk, Inglaterra), foram efetuadas medições da fotossíntese potencial,

    segundo a metodologia proposta por Delieu e Walker (1983). Com o uso do

    eletrodo de oxigênio, foram construídas as curvas relacionando a taxa de

    liberação do oxigênio e a quantidade de luz incidente sobre o disco foliar.

    Para o traçado da curva Apot versus Fluxo de Fótons Fotossintéticos

    (FFF), foram utilizados, por meio de LED’s vermelhos, seis intensidades de FFF,

    com as intensidades de 0, 117, 233, 350, 467, 583 e 700µmoles m-2 s-1 e outros 4

    passos utilizando uma fonte branca por meio de uma lâmpada dicróica com

  • 35

    intensidades de 950, 1200, 1800 e 2300 µmoles m-2 s-1. Em cada intensidade de

    FFF, o tempo de medição da Apot, foi de 3 minutos. A partir destas curvas, foi

    obtida a fotossíntese potencial máxima (Apotmax), na intensidade de 950 µmoles m-

    2 s-1.

    Após as medições da Apot, nos discos de 1000 mm2, foram determinadas

    10 leituras por meio do Medidor Portátil de Clorofila (MPC) (SPAD-502, Minolta

    Camera Company, Japão).

    No final das medições de Apot, os discos foliares foram colocados em

    sacolas de papel e levados à estufa a 75ºC por 72 horas para determinação da

    massa seca. Este procedimento objetivou determinar a Massa Foliar Específica

    (MFE, g m-2), que corresponde ao valor da massa seca do disco foliar dividido

    pela respectiva área do disco.

    3.2.4. Determinação de pigmentos fotossintéticos (Clorofilas totais)

    Na mesma folha e ao lado em que se retirou o disco foliar para a

    determinação de Apot, foram retirados outros três discos foliares. Cada disco

    apresentou uma área de 50 mm2, totalizando 150 mm2. Em cada disco (50 mm2),

    foram feitas 10 leituras utilizando o MPC (SPAD-502, Minolta Camera Company,

    Japão), o que correspondeu à média de 30 leituras. Os três discos foram

    colocados em tubo de ensaio protegidos com papel alumínio, contendo 5 mL de

    Dimetilsulfóxido (DMSO) e mantidos por 72 horas no escuro (Hiscox e

    Israelstam,1979). Após a extração dos pigmentos fotossintéticos por meio do

    DMSO foi retirada uma alíquota de 3 mL de cada tubo e, neste volume do extrato,

    foi realizada as leituras no espectrofotômetro (700Plµs Femto, São Paulo, Brasil )

    em comprimento de onda de 649 e 665 nm. A partir destas leituras, por meio da

    metodologia proposta por Wellburn (1994), foram determinados os teores de

    clorofilas totais (Ct).

  • 36

    3.2.5. Determinação do Nitrogênio orgânico

    Depois de efetuada a retirada do disco foliar para a medição de Apot e da

    amostra para a determinação dos pigmentos fotossintéticos, na parte restante da

    folha, foram feitas cerca de 40 leituras com o MPC (SPAD-502, Minolta Câmera

    Company, Japão) e, em seguida, esta parte da folha foi acondicionada em sacos

    de papel, levado à estufa de ventilação forçada de ar a 75o C por 72 horas e,

    posteriormente pesados, macerados em cadinho de porcelana (pelo fato da

    quantidade de material ser pequena) e armazenados em frascos hermeticamente

    fechados. A partir do material moído e armazenado em frascos fechados, foi feita

    uma digestão sulfúrica e em seguida determinado o teor de N-orgânico na matéria

    seca da folha por meio do método proposto por Nessler (Jackson, 1965).

  • 37

    4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

    Em ambos os genótipos estudados, a relação entre os valores do MPC e

    o teor de clorofilas totais foi linear e positiva (Figura 1). Em trabalhos publicados

    referentes às relações entre o MPC e o teor de clorofilas totais, têm se verificado

    que, em sua maioria, os modelos matemáticos lineares são mais utilizados

    (Yadava, 1986; Marquard e Tipton, 1987; Schaper e Chacko, 1991; Shaahan et

    al., 1999). Entretanto, Torres Netto et al. (2002 e 2005), encontraram modelos

    matemáticos exponencial e quadrático para o mamoeiro e para o cafeeiro, ambos

    cultivados em condição de campo, respectivamente. Possivelmente, as condições

    de cultivo (FFF, solo e idade das plantas) possam explicar as diferenças

    encontradas.

    Nesta figura (Figura 1), a taxa de decréscimo do teor de clorofilas foi

    semelhante em ambos os genótipos, na ordem de 21 µmoles m-2 leitura do MPC-1.

    Pode-se estimar que para cada unidade decrescente do MPC são degradados 21

    µmoles m-2 de clorofilas totais. O genótipo Golden (de coloração verde-amarela)

    (Figura 1B), apresentou o máximo valor do MPC em torno de 50, enquanto o

    genótipo Sunrise Solo (Figura 1A), o valor máximo foi de 60. Este fato pode

    mostrar que, nas mesmas condições de cultivo, o genótipo Sunrise Solo sintetizou

  • 38

    uma maior quantidade de clorofilas que o genótipo Golden, caracterizando a

    genética destes materiais.

    Figura 1 – Relação entre o teor de clorofila total (µmoles m-2) e a leitura do MPC em

    plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    As folhas 6 e 7 apresentaram os maiores e menores valores, e as folhas 3

    e 4 apresentaram valores do MPC intermediários na faixa de 40 (Figura 1). Os

    valores menores do MPC das folhas 6 e 7 corresponderam a fase de

    senescência destes órgãos. De fato, Segundo Hendry e Price (1993), a redução

    no teor de clorofilas totais pode ser considerado um indicador sensível do

    processo de senescência e, Bauerle et al. (2004), cita que o teor de clorofila

    decresce quando a folha remobiliza compostos, em preparação para a

    senescência.

    O decréscimo no teor de N-org não apresentou a mesma resposta como o

    teor de clorofilas (Figura 2 e 3). O modelo matemático que mais se ajustou à

    resposta das leituras do MPC com o teor de N-org foi o quadrático (Figura 2).

    0 10 20 30 40 50 60 700

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    0 10 20 30 40 50 60 700

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    Y=-41,69457+21,51312XR2=0,97866N= 80

    Clo

    rofil

    a to

    tal (

    µmol

    es m

    -2)

    Leitura do MPC

    1B - Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    Y= -82,5262+21,28662XR2= 0,98137N= 80

    Clo

    rofil

    a to

    tal (

    µmol

    es m

    -2)

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    1A – Sunrise Solo

  • 39

    Figura 2 - Relação entre o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Em valores correspondentes a 0 (zero) do MPC, verificam-se valores

    próximo de 15 g kg-1 de N-org para o genótipo Sunrise Solo e de 20 g kg-1 de N-

    org para o genótipo Golden (Figuras 2). Segundo Hörtensteiner e Feller (2002),

    quando ocorre o processo de senescência, nem todo N é exportado para outras

    partes da planta, principalmente para folhas novas, algum N permanece dentro

    das células da folha senescente na forma de tetrapirrólicos lineares, os quais

    acumulam no vacúolo. Desta maneira, em valores de 0 (zero) do MPC, os quais

    mostram ausência de moléculas de clorofilas, possivelmente, o N ficou na forma

    de compostos nitrogenados decorrentes da degradação de moléculas de clorofilas

    e de proteínas dos cloroplastos, principalmente a enzima Rubisco, uma vez que,

    durante o processo de senescência, a Rubisco e outras enzimas são degradadas

    (Hörtensteiner e Feller, 2002).

    Em mamoeiros cultivados em condição de campo, Torres Netto et al.

    (2002), encontraram uma relação exponencial entre os valores de N-org (g kg–1)

    com os valores do MPC. Em cafeeiro, um ajuste linear foi obtido entre N (g m-2) e

    os valores do MPC (Torres Netto et al., 2005).

    Este fato mostra que, quando os valores do MPC decresceram, uma

    redução mais acentuada no teor de clorofilas totais foi verificado. De fato, as

    1B

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 10 20 30 40 50 60 700

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    Y= 14,82367+0,14792X+0,00683X2

    R2= 0,67655N= 70

    Teo

    r de

    nitr

    ogen

    io o

    rgân

    ico

    (g k

    g-1)

    Leitura do MPC

    2A –Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 10 20 30 40 50 60 700

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    Y=18,21279+0,19679X+0,00815X2

    R2= 0,78392N= 70

    Teo

    r de

    nitr

    ogên

    io o

    rgân

    ico

    (g k

    g-1)

    Leitura do MPC

    2B - Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

  • 40

    relações entre teor de N-org e clorofilas totais tornaram-se lineares até valores de

    MPC de 40 e 35, para o genótipo Sunrise Solo e Golden, respectivamente (Figura

    3). Acima destes valores, incrementos nos valores de N-org não corresponderam

    na mesma intensidade aos valores de clorofilas totais (Figura 3).

    Figura 3 - Relação entre o teor de clorofila total (µmoles m-2) e o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Segundo Viégas (1997), em plantas adultas e na fase produtiva, a faixa

    do teor de nitrogênio considerada adequada para o mamoeiro é de 45 a 55 g kg-1

    na matéria seca do limbo. Marinho et al. (2002), em condições de campo e nesta

    mesma parte da folha, encontraram teores de aproximadamente 50 g kg-1 para o

    genótipo Sunrise Solo 72/12, com 4 meses após transplantio. Considerando estas

    informações e que as plantas estudadas neste presente trabalho apresentavam

    90 DAS, quando se tem um teor de 50 g kg-1 (considerado nível ótimo de N, no

    limbo foliar), tais valores de N correspondem a valores do MPC de 62 para o

    genótipo Sunrise Solo (Figura 2A), e 52 para o genótipo Golden (Figura 2B). Este

    fato pode mostrar que ajustes diferenciados de modelos matemáticos deverão ser

    feitos em genótipos discrepantes nos teores de clorofilas. Entretanto, para uma

    0 10 20 30 40 50 60 70 800

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    0 10 20 30 40 50 60 70 800

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200 Y=-242,97975+24,20482XR2= 0,83879N= 70

    Clo

    rofil

    a To

    tal (

    µmol

    es m

    -2)

    Teor de nitrogênio orgânico (g kg-1)

    3B - Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    3A –Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 70 800

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    0 10 20 30 40 50 60 70 800

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200Y= 312, 1537+ 12,8222XR2= 0,54677N= 70

    Clo

    rofil

    a to

    tal (

    µmol

    es m

    -2)

    Teor de nitrogênio orgânico (g kg-1)

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

  • 41

    tomada de decisão mais correta, tais relações deverão ser feitas em plantas

    crescidas e em fase reprodutiva cultivadas em condição de campo.

    Embora alguns trabalhos têm mostrado uma relação linear entre as

    leituras do MPC e os teores de N orgânico nas folhas (Shaahan et al., 1999;

    Chapman e Barreto, 1997), Balasubramanian et al. (2000) e Peng et al. (1993)

    relataram que as melhores relações entre estas variáveis podem ser obtidas

    quando se expressa o N por unidade de área, ou mantém a relação entre N e

    valor do MPC, com N expresso em % ou g kg-1 e o valor do MPC dividido pela

    massa foliar específica (MFE) da respectiva folha amostrada. De fato quando se

    relaciona o teor de N com a relação MPC/MFE, há uma relação linear entre essas

    variáveis, com o melhor ajuste para o Sunrise Solo (R2 = 0.78) em relação ao

    Golden (R2 = 0.71) (Figura 4).

    Figura 4 - Relação entre o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) e a razão da leitura do MPC/MFE em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    4A – Sunrise Solo

    0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80 Y =13,52102+10,7565XR2= 0,78473N= 50

    Teo

    r de

    nitr

    ogên

    io (

    g kg

    -1)

    MPC/MFE0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80 y= 22,84413+7,75892xr

    2

    =0,71987N= 50

    Teo

    r de

    nitr

    ogên

    io (

    g kg

    -1)

    MPC/MFE

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    4A – Golden

  • 42

    Em ambos os genótipos, a relação entre a variável fluorescência máxima

    (Fm) e os valores do MPC foi mostrada por meio de um modelo matemático do

    tipo quadrático de segundo grau (Figura 5). Em relação ao genótipo Sunrise Solo,

    o genótipo Golden mostrou um decréscimo mais acentuado de Fm, quando houve

    o decréscimo nos valores do MPC entre 40 e 10, mostrando que o genótipo

    Golden apresentou maior comprometimento na capacidade de reduzir Qa (Bòlhar-

    Nordenkampf et al., 1989).

    Figura 5 - Relação entre a variável Fm (fluorescência máxima) e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Todavia, para o genótipo Sunrise Solo, nas folhas amostradas, não foi

    verificado valores do MPC abaixo de 10. Possivelmente, neste genótipo e abaixo

    deste valor (10), a redução nos valores de Fm poderia ter ocorrido até valores

    próximos de 0 (zero), isto é, embora ambos os genótipos apresentem a mesma

    taxa de degradação de clorofilas totais (Figura 1) em relação ao genótipo Sunrise

    Solo, os efeitos deste decréscimo do teor de clorofilas sobre a redução de Qa

    foram mais pronunciados no genótipo Golden (Figuras 5 e 6). Alguns autores têm

    mostrado que Fm é proporcional à quantidade de clorofila na amostra (Miranda et

    al., 1981; Torres Netto et al., 2002 e 2005). De fato, neste presente trabalho

    0 10 20 30 40 50 60 700

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    0 10 20 30 40 50 60 700

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    Fm

    Leitura do MPC

    Y= 2199,18668+77,36519X-0,83546X2

    R2=0,84124N= 80

    5A Sunrise Solo

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    Y=71,8734+153,91012X-1,75X2

    R2= 0,95719N= 80

    Fm

    Leitura do MPC

    5B -Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

  • 43

    (Figuras 5 e 6), os resultados estão confirmando esta informação. Porém, os

    resultados do genótipo Golden estão mais em acordo com os autores citados,

    evidenciando que valores de clorofilas totais próximo de 0 (zero) mostram valores

    mais baixos de Fm. Contudo, para o valor 0 (zero) do MPC, as folhas do genótipo

    Sunrise Solo mostraram o valor de 2500 de Fm (Figura 5). Como foi citado, para

    este genótipo, a ausência de valores do MPC abaixo de 10 poderá justificar tais

    resultados.

    Figura 6 - Relação entre a variável Fm (fluorescência máxima) e o teor de clorofila total (µmoles m-2) em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Embora o genótipo Golden tenha apresentado maior comprometimento

    relacionado à redução de Qa (Figuras 5 e 6), os baixos valores de Fm, propiciaram

    maiores valores da relação Fv/Fm [representa o rendimento quântico máximo do

    PSII, e em situações normais atingem valores entre 0,75 e 0,85 (da energia que é

    absorvida pelo PSII, 75 a 85% é usada para reduzir Qa) que demonstram uma

    eficiente conversão da energia luminosa no PSII], (Bòlhar-Nordenkampf et al.

    1989) (Figura 7).

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    Y=2502,78472+3,23316X-0,00172X2

    R2= 0,8445N= 70

    Fm

    Clorofila Total (µmoles m-2)

    6A – Sunrise Solo

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    Y=137,38279+8,1586X-0,00488X2

    R2= 0,94635N= 70

    Fm

    Clorofila Total (µmoles m-2)

    6B -Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

  • 44

    Figura 7 - Relação entre a razão Fv/Fm e a leitura do MPC em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Este fato propiciou menor taxa de decréscimo no rendimento quântico

    máximo do PSII (inclinação da curva entre o valor zero e 30 do MPC para o

    genótipo Sunrise Solo e entre o valor zero e 20 para o genótipo Golden) com o

    decréscimo do valor do MPC. Entretanto, o início da queda nos valores da relação

    Fv/Fm foi aos valores de 28,8 e 19,8 para os genótipos Sunrise Solo e Golden,

    respectivamente (Figura 7). O que evidenciou que o comprometimento da

    eficiência quântica máxima do PSII foi mais precoce no genótipo Sunrise Solo em

    relação ao Golden. Sendo assim, o genótipo Golden permaneceu com esta

    eficiência até valores de 19,8 , enquanto o Sunrise Solo a eficiência diminuiu a

    partir de 28,8 do MPC, o que pode demonstrar uma maior sensibilidade do

    Sunrise Solo, relacionada à eficiência quântica máxima do PSII.

    Em cafeeiro e mamoeiro cultivados em condição de campo, Torres Netto

    et al. (2002,2005), mostraram que os valores da relação Fv/Fm iniciaram a queda a

    partir do valor de 40 no sentido decrescente. Isto significa que, valores acima de

    40, medidos por meio do MPC, mostram uma elevada eficiência quântica máxima

    do PSII. Este fato pode mostrar que as condições de cultivo podem interferir

    pouco nesta relação.

    Quando se relaciona a razão Fv/Fm e o teor de N-org na folha (Figura 8),

    embora com pouca diferença entre os genótipos, observamos o decréscimo da

    7B- Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    Y= 0,30241X + 0,02263R2= 0,89795

    Fv/F

    m

    Leitura do MPC

    Y= 0,79038 + 4,13617x10-4XR2= 0,30249

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    7A –Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    Y= -0,71614+0,00197XR2= 0,71196

    Y= -0,0571+0,028XR2= 0,87498

    Fv/

    Fm

    Leitura do MPC

  • 45

    razão Fv/Fm no valor de 24,22 g de N-org kg –1 para o genótipo Sunrise Solo e

    25,05 g de N-org kg –1 para o genótipo Golden.

    Figura 8 - Relação entre a razão Fv/Fm e o teor de nitrogênio orgânico (g kg-1) em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Para se ter uma boa taxa de conversão da energia luminosa em fluxo de

    elétrons no PSII, ou seja, elevados valores de Fv/Fm (0,75 a 0,85), necessita-se de

    uma eficiente estruturação do PSII. Tal estrutura é obtida por meio de uma

    quantidade considerável de moléculas de clorofilas não-degradadas, bem como

    de uma estrutura nos polipeptídios que compõe tal fotossistema. Nestas

    condições, uma quantidade de N-org é necessária. Sendo assim, torna-se

    justificável que reduzidos valores de N-org possam causar comprometimentos na

    eficiência quântica máxima do PSII. De fato, em milho e trigo, Lu et al. (2001)

    relatam que, em relação às plantas bem supridas de N (15 mmoles L-1), as

    plantas deficientes em N (0,5 mmoles L-1) apresentaram inibição no transporte de

    elétrons no lado aceptor do PSII. A deficiência de N do tecido foliar pode causar

    redução na quantidade de tilacóides (Laza et al., 1993; Kutik et al., 1995). Em tais

    estruturas membranosas dos cloroplastos estão inseridos os fotossistemas, o que

    pode justificar os resultados apresentados.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    8B - Golden

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    Fv/

    Fm

    Teor de nitrogênio orgânico (g kg-1)

    Y= 0,76518+7,3518x10-4XR2= 0,37439

    Y= -0,5556+0,05213XR2= 0,719

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    8A - Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 10 20 30 40 50 60 70 800,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    Y= -0,9112+0,06857XR2= 0,62562F

    v/F

    m

    Teor de nitrogênio orgânico (g kg-1)

    Y= 0,79713+3,07722x10-4XR2= 0,2268

  • 46

    Outras variáveis podem mostrar o funcionamento do PSII (Strasser et al.,

    2000; Sestak e Siffel, 1997) (Figuras 9 e 10). Valores elevados da relação Fv/Fo

    (Figura 9) e valores reduzidos da relação Fo/Fm (Figura 10) demonstram ótimas

    eficiências na estruturação e funcionamento do PSII. O genótipo Sunrise Solo

    apresentou um comprometimento precoce nestas variáveis, com maior inclinação

    da curva para a relação Fv/Fo e Fo/Fm, respectivamente, evidenciando maior

    sensibilidade das variáveis quando ocorre decréscimos nos valores do MPC. Em

    relação à variável Fv/Fm, a variável Fv/Fo mostrou-se ser mais sensível no

    diagnóstico do funcionamento/estruturação do PSII. Entretanto, a resposta da

    variável Fo/Fm foi semelhante à variável Fv/Fm.

    Figura 9 - Relação entre a razão Fv/Fo e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    9A – Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    4,5

    5,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    4,5

    5,0Y= -0,53665+0,10347XR2= 0,96132N= 80

    Fv/

    Fo

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    9B – Golden

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    4,5

    5,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    4,5

    5,0

    Fv/

    Fo

    Leitura do MPC

    Y= 0,76775+0,8068XR2= 0,94563N= 80

  • 47

    Figura 10 - Relação entre a razão Fo/Fm e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Por meio de estudos avançados e relacionados à estruturação e

    funcionamento do PSII, Strasser et al. (2000) e Strasser e Strasser (1995), têm

    proposto vários índices de determinação da vitalidade em folhas de plantas. Tais

    índices baseiam-se em modelos de fluxo/distribuição de energia no PSII (Strasser

    et al., 2000). As relações entre ABS, TR e ET com RC, (Figura 11) referem-se à

    energia absorvida pelas moléculas de clorofila no sistema antena do PSII (ABS), à

    redução da Qa por meio da energia absorvida (TR) e o transporte de elétrons a

    partir de Qa (ET), em relação à quantidade de centros de reação ativos (RC)

    (Strasser et al., 2000).

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    10A - Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0Y= 1,05118-0,02778XR2= 0,8676

    Y= 0,27827-0,00187XR2= 0,73513

    F

    o/F

    m

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    10B - Golden

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0Y= 0,66685-0,02111XR2= 0,88246

    Fo/

    Fm

    Leitura do MPC

    Y= 0,21428-3,6524x10-4XR2= 0,27727

  • 48

    Figura 11 - Relação entre a razão ABS/RC (energia absorvida por unidade de centro de reação) (A, B), TR0/RC [quantidade de energia capturada (reduziu Qa) por unidade de centro de reação] (C, D) e ET0/RC (taxa de transporte de elétrons por unidade de centro de reação) (E, F) e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo e Golden, cultivados em casa de vegetação.

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0Y= 3,70524-0,03021XR 2= 0,95857N= 80

    TR

    0/R

    C

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    11C- Sunrise Solo

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    TR

    0/RC

    Leitura do MPC

    Y= 3,04685-0,0241XR2= 0,88011N= 80

    11D- Golden

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    11B- Golden

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    A

    BS

    /RC

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    11A -Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 10 20 30 40 50 60 700

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    AB

    S /R

    C

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    11E- Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,3

    0,6

    0,9

    1,2

    1,5

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,3

    0,6

    0,9

    1,2

    1,5

    ET 0

    /RC

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,3

    0,6

    0,9

    1,2

    1,5

    0 10 20 30 40 50 60 700,0

    0,3

    0,6

    0,9

    1,2

    1,5

    ET 0

    /RC

    Leitura do MPC

    11F- Golden

  • 49

    A redução nos valores do MPC causou elevações na relação ABS/RC e

    TR0/RC (Figura 11). Embora os valores do MPC tenham sido associados a baixos

    teores de clorofilas totais (Figura 1), possivelmente, as elevações em ABS/RC e

    TR0/RC foram causadas pela grande redução na quantidade de centros de reação

    ativos, tornando estas razões elevadas, ou seja, o denominador decresceu numa

    taxa maior que o numerador. De fato, valores baixos de N no tecido foliar

    causaram 20% na redução na quantidade de centro de reação ativos (Lu et al.,

    2001). Neste trabalho de Lu et al. (2001), com milho e trigo, as plantas com

    deficiência de N (0,5 mmoles L-1) apresentaram valores nas relações ABS/RC e

    TR0/RC 20% superiores que em plantas com boa disponibilidade de N (15

    mmoles L-1). Segundo Strasser et al. (2000), a relação RC/CS0 (Figura 12) mostra

    a quantidade de centros de reação ativos (funcionais). Para esta variável, em

    relação ao Sunrise Solo, o genótipo Golden teve um decréscimo mais acentuado

    dos centros de reação ativos (Figura 12), evidenciando maior destruição destes

    centros, com o decréscimo no valor do MPC. Com base nos resultados obtidos na

    Figura 11 e 12, o comprometimento na estrutura e função do PSII, pode estar

    associado a grande quantidade de centros de reação inativos.

    Figura 12 - Relação entre a razão RC/CS0 (densidade de centros de reação relacionados

    à redução da Qa) e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    12A- Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    0 10 20 30 40 50 60 700

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400 Y= 135,4461+3,83977XR2= 0,89074N= 80

    RC

    /CS

    0

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    12B- Golden

    0 10 20 30 40 50 60 700

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    0 10 20 30 40 50 60 700

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    RC

    /CS

    0

    Leitura do MPC

    Y= 51,6423+6,22662XR2= 0,96585N= 80

  • 50

    A relação ET0/RC se manteve inalterada com a redução nos valores do

    MPC (Figura 11E e 11F). Possivelmente, em valores baixos do MPC, a taxa de

    decréscimo no transporte de elétrons tenha sido igual ao decréscimo do número

    de centros de reação ativos, o que pode não ter causado alterações na relação

    ET0/RC. Em ambos os genótipos, em diferentes valores do MPC, não houve

    alteração nesta variável. Contudo, quando se verifica a emissão da energia

    dissipada em relação aos centros de reação ativos (Figura 13), verifica-se que

    valores mais baixos do MPC mostram elevações na quantidade de energia

    dissipada (energia não utilizada na fotoquímica). Tal energia é dissipada

    principalmente na forma de calor (Strasser et al., 2000). O genótipo Sunrise Solo

    se mostrou mais sensível ao aumento da energia dissipada, apresentando uma

    taxa de emissão de energia maior, em escala decrescente dos valores do MPC.

    Figura 13 - Relação entre a razão DI0/RC (energia dissipada por unidade de centro de reação) e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    13A –Sunrise Solo

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    D

    I 0/R

    C

    Leitura do MPC

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    13B –Golden

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0 10 20 30 40 50 60 700

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    DI 0/

    RC

    Leitura do MPC

  • 51

    A relação TR0 (Figura 14) e ET0 (Figura 15) também é um indicativo da

    estrutura e funcionamento do PSII.

    Figura 14 - Relação entre a razão TR0/CS0 [quantidade de energia capturada (reduziu

    Qa) por seção da amostra] e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    Figura 15 - Relação entre a razão ET0/CS0 (taxa de transporte de elétrons por seção da

    amostra) e a leitura do MPC, em plantas de mamoeiro Sunrise Solo (A) e Golden (B), cultivados em casa de vegetação.

    • 3a – 4a folha o 6a – 7a folha

    14A- Sunr