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ROBERTO LISBOA CUNHA
CRESCIMENTO, METABOLISMO DO CARBONO E PARTIÇÃO
DE ASSIMILADOS, EM RESPOSTA À MANIPULAÇÃO DA
RAZÃO FONTE:DRENO, EM Coffea arabica L. SOB CONDIÇÕES
DE CAMPO
Tese apresentada à Universidade
Federal de Viçosa, como parte das
exigências do Programa de Pós-
Graduação em Fisiologia Vegetal, para
obtenção do título de Doctor Scientiae.
VIÇOSA
MINAS GERAIS - BRASIL
2007
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Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e
Classificação da Biblioteca Central da UFV
T
Cunha, Roberto Lisboa, 1978-
C972c Crescimento, metabolismo do carbono e partição de
2007 assimilados, em resposta à manipulação da razão fonte:
dreno, em Coffea arabica L. sob condição de campo /
Roberto Lisboa Cunha. – Viçosa : UFV, 2007.
xiv, 49f. : il. ; 29cm.
Orientador: Fábio Murilo da Matta.
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Viçosa.
Referências bibliográficas: f. 40-49.
1. Café - Fisiologia. 2. Fotossíntese. 3. Carbono -
Isótopos. 4. Bioquímica. I. Universidade Federal de Viçosa.
II.Título.
CDD 22.ed. 633.73
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ROBERTO LISBOA CUNHA
CRESCIMENTO, METABOLISMO DO CARBONO E PARTIÇÃO
DE ASSIMILADOS, EM RESPOSTA À MANIPULAÇÃO DA
RAZÃO FONTE:DRENO, EM Coffea arabica L. SOB CONDIÇÕES
DE CAMPO
Tese apresentada à Universidade
Federal de Viçosa, como parte das
exigências do Programa de Pós-
Graduação em Fisiologia Vegetal, para
obtenção do título de Doctor Scientiae.
APROVADA: 9 de fevereiro de 2007
___________________________ ___________________________
Prof. Raimundo Santos Barros Prof. Marcelo Ehlers Loureiro
(Co-Orientador) (Co-Orientador)
___________________________ ___________________________
Dr. Rogério Ferreira Ribas Prof
a
. Diolina Moura Silva
__________________________
Prof. Fábio Murilo DaMatta
(Orientador)
ii
DEDICO:
À vida.
Aos meus pais, Maria e Walter.
Aos meus irmãos, Patrícia, Christian e Augusto.
Aos meus sobrinhos Giovanni, Lorena, Yasmim e Clara.
Em especial a minha esposa, Elisa Ferreira Moura Cunha, pelos momentos
felizes que passamos em Lavras e Viçosa - MG, sua paciência, compreensão e amor
no decorrer da nossa caminhada.
Aos demais familiares, pelo incentivo.
OFEREÇO:
Aos meus sogros, Edila e Raimundo, a atenção e presteza em momentos
oportunos.
iii
AGRADECIMENTOS
A Deus, em primeiro lugar.
Aos meus pais, aos irmãos e a todos os familiares, pelo incentivo.
A minha esposa, Elisa Ferreira Moura Cunha, pela sincera compreensão e
amor.
A Universidade Federal de Viçosa.
Ao curso de Pós-graduação em Fisiologia Vegetal da Universidade Federal
de Viçosa.
A CAPES, pela concessão da bolsa de estudos.
Ao Prof. Fábio Murilo DaMatta, pelos ensinamentos, orientações e como
exemplo profissional durante o curso de Doutorado.
Aos professores do curso de Pós Graduação em Fisiologia Vegetal, Marcelo
Ehlers Loureiro, Marco Aurélio Pedron Silva, Raimundo Santos Barros e Rolf
Puschmann, pelos ensinamentos.
À Professora Ermínia E. P. Martinez, do Departamento de Fitotecnia, pela
cessão da área experimental para a realização deste trabalho.
Ao grande amigo, Werner, pela incondicional ajuda.
Ao colega, Gustavo Kling, pelo suporte durante a realização deste trabalho.
Aos estagiários: Samuel, Marco, Elaine e Ricardo, pela ajuda.
Aos demais colegas: Adriano, Agnaldo, Alan, Ana, Ângela, Caroline,
Cláudio, Dimas, Elaine, Franciscleudo, Gustavo, Karine, Hugo, Marcelo, Márcio,
Paulo, Sidney, Vânia e Wagner, pelo apoio.
Aos funcionários do Setor de Fisiologia Vegetal, Beth, Carlos, Cássia,
Geraldo, João, Mercês, Oswaldo, Reginaldo, Rogério, Zé Antônio e Zé Maria, pelo
suporte técnico dado ao trabalho.
Muito obrigado!
iv
BIOGRAFIA
ROBERTO LISBOA CUNHA, filho de Walter da Silva Cunha e Maria
Consuelo Lisboa Cunha, nasceu em 20 de maio de 1978, em Belém-PA. Iniciou o
curso de Bacharelado em Biologia na Universidade Federal do Pará, em 1997,
concluindo-o em 2001. Em fevereiro do mesmo ano, iniciou o curso de Mestrado em
Fisiologia Vegetal, na Universidade Federal de Lavras, MG, concluindo-o em
fevereiro de 2003. Em março do mesmo ano, iniciou o curso de Doutorado em
Fisiologia Vegetal, na Universidade Federal de Viçosa, MG. Em 2006, foi aprovado
em concurso público para Pesquisador III na Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária, EMBRAPA - Belém - PA.
v
SUMÁRIO
Página
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS.................................................... vii
LISTA DE FIGURAS.......................................................................................... ix
LISTA DE TABELAS......................................................................................... xi
RESUMO............................................................................................................. xii
ABSTRACT......................................................................................................... xiv
1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 1
2. REFERENCIAL TEÓRICO............................................................................ 4
2.1 Aspectos gerais.......................................................................................... 4
2.2 Fotossíntese e partição de fotoassimilados............................................... 5
3. OBJETIVOS..................................................................................................... 8
4. MATERIAL E MÉTODOS............................................................................. 9
4.1 Execução dos experimentos....................................................................... 9
4.2 Parâmetros agrometereológicos............................................................... 10
4.3 Crescimento dos frutos, ramos e folhas.................................................... 10
4.4 Produção e abscisão de frutos................................................................... 11
4.5 Trocas gasosas.......................................................................................... 11
4.6 Parâmetros de fluorescência..................................................................... 11
4.7 Composição isotópica do carbono............................................................ 12
4.8 Pigmentos.................................................................................................. 12
4.9 Nitrogênio.................................................................................................. 12
4.10 Ensaios enzimáticos................................................................................. 13
4.11 Intermediários metabólicos..................................................................... 13
4.12 Amido, glicose, frutose, sacarose e aminoácidos totais.......................... 14
4.13 Fluxos metabólicos de assimilação de C................................................. 14
4.14 Análises estatísticas................................................................................. 15
5. RESULTADOS................................................................................................ 16
5.1 Considerações preliminares...................................................................... 16
5.2 Crescimento de frutos e caracterização das épocas de avaliação............ 16
vi
5.3 Crescimento vegetativo e produção.......................................................... 17
5.4 Ambiente, trocas gasosas, parâmetros fotoquímicos, pigmentos e
nitrogênio.............................................................................................................
19
5.5 Concentração de carboidratos.................................................................. 20
5.6 Atividades enzimáticas e intermediários metabólicos.............................. 20
5.7 Partição do
14
C fotossintético................................................................... 22
6. DISCUSSÃO.................................................................................................... 33
6.1 Crescimento e produção de frutos............................................................ 33
6.2 Trocas gasosas e metabolismo do carbono .............................................. 35
7. CONCLUSÕES................................................................................................ 39
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................. 40
vii
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
A = taxa de assimilação líquida de carbono
AFE = área foliar específica
AGPase = pirofosforilase da ADP-glicose
BSA = albumina de soro bovino
C
a
= concentração ambiente de CO
2
C
i
= concentração interna de CO
2
DAF = dias após o florescimento
DTT = ditiotreitol
EA = estado de ativação
F
0
= fluorescência inicial
F1,6BP = frutose-1,6-bisfosfato
F6P = frutose-6-fosfato
FBPase = fosfatase da frutose-1,6-bisfosfato
F
m
= fluorescência máxima
FS = fotossistema
F
v
/F
m
= eficiência fotoquímica máxima do FSII
G1P = glicose-1-fosfato
GAPDH = desidrogenase do gliceraldeído-3-fosfato
g
s
= condutância estomática ao vapor de água
INV = invertase ácida
NADP-GAPDH = desidrogenase do NADP:gliceraldeído-3-fosfato
NPQ = coeficiente de extinção não-fotoquímico
3-PGA = 3-fosfoglicerato
q
p
= coeficiente de extinção fotoquímico
RFA = radiação fotossinteticamente ativa interceptada pela folha
Rubisco = carboxilase/oxigenase da ribulose-1,5-bisfosfato
RuBP = ribulose-1,5-bisfosfato
SPase = fosforilase do amido
SPS = sintase da sacarose-fosfato
SPPase = fosfatase da sacarose-fosfato
SuSy = sintase da sacarose
viii
TCA = ácido tricloro acético
T
ar
= temperatura do ar
T
f
= temperatura foliar
TTE = taxa de transporte de elétrons
UDPG = uridina difosfato glicose
UGPase = pirofosforilase da UDPG
V
inicial
= atividade inicial da Rubisco
V
max
= atividade catalítica máxima da SPS
V
sel
= atividade catalítica seletiva da SPS
V
total
= atividade total da Rubisco
T1 = tratamento das plantas com 100% de folhas e 0% de frutos
T2 = tratamento das plantas com 100% de folhas e 50% de frutos
T3 = tratamento das plantas com 50% de folhas e 100% de frutos
T4 = tratamento das plantas com 100% de folhas e 100% de frutos
δ
13
C = composição isotópica do carbono
δe = déficit de pressão de vapor entre o interior da folha e a atmosfera
φ
FSII
= rendimento quântico do transporte de elétrons
ix
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 1 - Crescimento de frutos do cafeeiro, em base de massa (A) e volume
(B). Cada ponto representa a média de seis amostras de 100 frutos. A barra de
erro-padrão foi menor que o tamanho dos símbolos. A seta mais à esquerda
indica a data de aplicação dos tratamentos e as outras, as épocas de coletas e
avaliações. Atentar para as diferenças de escalas na Figura 1A..........................
17
Figura 2 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre o
crescimento de ramos plagiotrópicos primários por ramo (A), número de nós
por ramo (B) e ganho de área foliar por ramo (C) em plantas de café cultivadas
no campo. Foram aplicados três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos,
100% folhas e 50% de frutos, e 50% folhas e 100% de frutos. Cada ponto
representa a média ± erro-padrão (n = 6). Quando não visível, a barra de erro-
padrão é menor que o tamanho do símbolo. Nos retângulos internos às figuras,
apresenta-se a taxa média de crescimento, de número médio de nós surgidos e
o ganho médio de área foliar, ao longo do experimento; valores seguidos por
letras diferentes são estatisticamente diferentes entre si (p ≤ 0,05; teste de
Newman-Keuls
)
...................................................................................................
18
Figura 3 - Curso diurno da radiação fotossinteticamente ativa interceptada
pelas folhas (RFA) (A, B), da temperatura do ar (T
ar
) (C, D), da temperatura
foliar (T
f
) (E, F) e do déficit de pressão de vapor entre a folha e a atmosfera
(δe) (G, H). As plantas de café foram cultivadas em campo e submetidas a três
tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos, 100% folhas e 50% de frutos, e 50%
folhas e 100% de frutos. Os dados foram obtidos em janeiro de 2006
(esquerda) e em março de 2006 (direita), épocas nas quais os frutos se
achavam na fase linear de ganho de massa seca. Cada ponto representa a
média ± erro-padrão (n = 6). Quando não visível, a barra de erro-padrão é
menor que o tamanho do símbolo........................................................................
23
Figura 4 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a taxa
de assimilação líquida de carbono (A) (A, B), condutância estomática (g
s
) (C,
D), razão entre a concentração interna e ambiente de CO
2
(C
i
/C
a
) (E, F) e
composição isotópica do carbono (δ
13
C) (G, H) em plantas de café cultivadas
em campo. As plantas foram distribuídas em três tratamentos: 100% folhas e
0% de frutos (T1), 100% folhas e 50% de frutos (T2), e 50% folhas e 100% de
frutos (T3). Cada ponto ou coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6).
Nos retângulos internos às figuras, colunas representam os valores
cumulativos diários (8:00-16:00 h) de A, g
s
e C
i
/C
a
; valores seguidos por letras
distintas diferem estatisticamente entre si (p ≤ 0,05; teste de Newman-Keuls).
Asterisco (*) indica diferenças entre épocas de avaliações (p ≤ 0,05).................
24
x
Figura 5 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
eficiência fotoquímica máxima do FSII - F
v
/F
m
(A-B), rendimento quântico do
transporte de elétrons -
φ
FSII
(C-D), eficiência de captura de energia de
excitação pelos centros de reação abertos do FSII - F
v
’/F
m
’ (E-F), coeficiente
de extinção fotoquímica - q
P
(E-F), e coeficiente de extinção não-fotoquímica
- NPQ (I-J) em plantas de café. As plantas foram distribuidas em três
tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos (T1), 100% folhas e 50% de frutos
(T2), e 50% folhas e 100% de frutos (T3). Os dados foram obtidos em janeiro
de 2006 e em março de 2006, épocas nas quais os frutos se achavam na fase
linear de ganho de massa seca. Cada ponto representa a média ± erro-padrão
(n = 6)...................................................................................................................
25
Figura 6 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre as
concentrações foliares de glicose (A), frutose (B), sacarose (C) e amido (D),
em plantas de café cultivadas em campo. Cada coluna representa a média ±
erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Figura 4 para outros detalhes....................
27
Figura 7 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas
de café, sobre as razões sacarose/aminoácidos (A), sacarose/hexoses (B),
hexoses/aminoácidos (C), amido/hexoses (D), amido/aminoácidos (E) e
amido/sacarose (F). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6).
Vide legenda da Figura 4 para outros detalhes....................................................
28
Figura 8 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas
de café, sobre as atividades foliares V
total
(A) e V
inicial
(C) e estado de ativação
(E) da carboxilase da ribulose-1,5-bisfosfato – Rubisco, e V
max
(B), V
sel
(D) e
estado de ativação (F) da sintase da sacarose fosfato - SPS. Cada coluna
representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Figura 4 para outros
detalhes.................................................................................................................
29
Figura 9 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas
de café, sobre as atividades das enzimas desidrogenase do NADP:
gliceraldeído-3-fosfato - NADP-GAPDH (A), fosfatase da frutose-1,6-
bisfosfato - FBPase (B), fosforilase do amido - SPase (C), pirofosforilase da
ADP-glicose - AGPase (D), Invertase ácida - INV (E) e sintase da sacarose -
SuSy (F). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda
da Figura 4 para outros detalhes...........................................................................
30
Figura 10 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas
de café, sobre as concentrações de glicose-6-fosfato - G6P (A), frutose-6-
fosfato - F6P (B), glicose-1-fosfato - G1P (C), ortofosfato - Pi (D) e ribulose-
1,5-bisfosfato - RuBP (E). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n =
6). Vide legenda da Figura 4 para outros detalhes...............................................
31
xi
LISTA DE TABELAS
Página
Tabela 1 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
produção de frutos de café por planta e massa seca de 100 frutos. As plantas
foram distribuídas em em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos, 100%
folhas e 50% de frutos, e 50% folhas e 100% de frutos. Frutos normais são os
de maior densidade que a da água, e os frutos-bóia, de menor densidade. Cada
valor representa a média ± erro-padrão (n = 6). Valores seguidos por letras
diferentes diferem estatisticamente entre si ( p ≤ 0,05; teste de Newman-
Keuls)...................................................................................................................
21
Tabela 2 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
razão área foliar por fruto e porcentagem de abscisão de frutos, medidas em
quatro ramos previamente marcados por planta. As plantas foram distribuídas
em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos, 100% folhas e 50% de
frutos, e 50% folhas e 100% de frutos. Cada valor representa a média ± erro-
padrão (n = 6). Vide legenda da Tabela 1 para detalhes estatísticos....................
21
Tabela 3 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
concentração foliar de N total, área foliar específica (AFE), concentração de
clorofilas (Clo) totais (a + b), carotenóides totais (Car), razão Clo a:Clo b,
proteína totais e aminoácidos (AA) totais em plantas de café cultivadas em
campo. As plantas foram distribuídas em três tratamentos: 100% folhas e 0%
de frutos (T1), 100% folhas e 50% de frutos (T2), e 50% folhas e 100% de
frutos (T3). Os dados foram obtidos em janeiro de 2006 e em março de 2006,
épocas nas quais os frutos se achavam na fase linear de ganho de massa seca.
Cada ponto representa a média ± erro-padrão (n = 6); valores seguidos por
letras distintas diferem estatisticamente entre si (p ≤ 0,05; teste de Newman-
Keuls). Asterisco (*) indica diferenças entre épocas de avaliações (p ≤ 0,05)....
26
Tabela 4 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
partição do
14
C fotossintético em folhas de plantas de café cultivadas em
campo. Valores de radioatividade incorporada nas diferentes frações (aniônica
= ácidos orgânicos; catiônica = aminoácidos; neutra = açúcares solúveis totais;
e insolúvel = amido e componentes de parede celular) são expressos em
kBq.m
-2
. Valores representam a média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da
Tabela 3 para outros detalhes...............................................................................
32
xii
RESUMO
CUNHA, Roberto Lisboa, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2007.
Crescimento, metabolismo do carbono e partição de assimilados, em
resposta à manipulação da razão fonte:dreno, em Coffea arabica L. sob
condições de campo. Orientador: Fábio Murilo DaMatta. Co-Orientadores:
Marcelo Ehlers Loureiro e Raimundo Santos Barros.
Alterações no crescimento vegetativo, nas trocas gasosas, nos parâmetros de
fluorescência da clorofila a, no metabolismo de carboidratos e no particionamento do
14
carbono, em resposta à manipulação da relação fonte:dreno, foram investigadas em
plantas de café cultivadas em campo. Essas manipulações foram realizadas por meio
de desfrutificação e desfolhamento controlados, visando-se induzir alterações na
capacidade fotossintética das folhas. Os tratamentos consistiram de: (i) remoção de
todos os frutos e 100% da área foliar (T1); (ii) metade da carga de frutos e 100% da
área foliar (T2); e (iii) carga completa de frutos e 50% da área foliar (T3). As
avaliações de crescimento foram realizadas a partir da aplicação dos tratamentos
quando os frutos atingiram o estádio chumbinho, enquanto as trocas gasosas e
análises fotoquímicas e metabólicas foram avaliadas durante a fase linear de ganho
de massa seca dos frutos. As taxas de crescimento de ramos plagiotrópicos, do
número de nós formados e do ganho de área foliar foram significativamente menores
nas plantas do tratamento T3 em relação às de T1. A massa seca média dos frutos foi
significativamente maior em T2 que em T3. Por outro lado, a produção de frutos-bóia
por planta e a abscisão de frutos por ramo foram maiores em T3 que em T2. Além
disso, plantas do tratamento T3 apresentaram valores mais negativos de composição
isotópica do carbono, porém maiores taxas diárias de assimilação de carbono e
condutância estomática, além de menor temperatura foliar (particularmente durante
os períodos mais quentes). De modo geral, a alteração na razão fonte:dreno
promoveu pouca ou nenhuma alteração (i) na atividade das enzimas do metabolismo
do carbono (carboxilase/oxigenase da ribulose-1,5-bisfosfato, pirofosforilase da
ADP-glicose, invertase ácida, sintase da sacarose, sintase da sacarose fosfato,
bisfosfatase da frutose-1,6-bisfosfato, fosforilase do amido, desidrogenase do
gliceraldeído-3-fosfato), (ii) na concentração de glicose, frutose, sacarose e amido,
(iii) na concentração dos intermediários fosforilados (RuBP, glicose-6-fosfato,
frutose-6-fosfato, glicose-1-fosfato e ortofosfato), assim como (iv) no partição de
14
C
xiii
recentemente fixado. Em conjunto, os resultados indicam que a redução na razão
fonte:dreno pode afetar positivamente a fotossíntese, via aumentos na condutância
estomática, porém sem alterar a fotoquímica e a bioquímica da fotossíntese durante a
fase de rápido crescimento dos frutos do cafeeiro.
xiv
ABSTRACT
CUNHA, Roberto Lisboa, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, February 2007.
Growth, carbon metabolism and assimilate partitioning in response to
source:sink manipulation in field-grown Coffea arabica L. trees. Adviser:
Fábio Murilo DaMatta. Co-Advisers: Marcelo Ehlers Loureiro and Raimundo
Santos Barros.
Changes in vegetative and reproductive growth, gas exchange, chlorophyll a
fluorescence parameters, carbohydrate metabolism, and
14
carbon partitioning in
response to source/sink manipulations were investigated in field-grown coffee trees.
Such manipulations were performed through controlled defruiting and defoliation in
order to induce changes in leaf photosynthetic capacity. Treatments consisted of (i)
complete defruiting and 100% leaf area (T1), (ii) half crop load and 100% leaf area
(T2), and (iii) full crop load and 50% leaf area (T3). Growth evaluations started
following treatment application when the fruits were at pinhead stage, while gas
exchange, photochemical and metabolic analyses were performed during the linear
phase of dry mass gain of fruits. Growth rates of plagiotropic branches, number of
nodes and leaf area gain were significantly lower in T3 plants than in T1 plants.
Mean fruit dry mass was significantly higher in T2 than in T3 individuals. On the
other hand, production of partially-empty fruits per plant and fruit abscission per
branch were higher in T3 than in T2 plants. In addition, T3 plants showed more
negative values of carbon isotopic composition ratio, but higher daily carbon
assimilation rate and stomatal conductance in parallel with lower leaf temperature
(particularly during the warmer spells). In general, changes in source:sink ratio
caused little, if any, alteration in (i) activities of enzymes linked to carbon
metabolism (Rubisco, ADP-glucose pyrophosphorylase, acid invertase, sucrose
synthase, sucrose-P synthase, fructose-1,6-bisphosphatase, starch phosphorylase,
glyceraldehyde-3-P dehydrogenase), (ii) glucose, fructose, sucrose, and starch, (iii)
phosphorylated intermediates (ribulose-1,5-bisphosphate, glucose-6-P, fructose-6-P,
glucose-1-P, and orthophosphate), as well as in (iv) partitioning of newly fixed
14
C.
Taken together, the results suggest that decreasing source:sink ratio might positively
affect photosynthesis through increases in stomatal conductance with little, if any,
changes in both photochemistry and biochemistry of photosynthesis during the linear
phase of dry mass gain of coffee fruits.
1
1. INTRODUÇÃO
Limitações à produtividade vegetal podem depender tanto da taxa de fixação
de carbono quanto da magnitude da distribuição e utilização dos carboidratos para
órgãos e/ou tecidos não-fotossintéticos. De acordo com a capacidade de exportar ou
importar fotoassimilados, os órgãos vegetais podem ser classificados em fonte e
dreno, respectivamente.
Em geral, um aumento da razão fonte:dreno, e.g., via remoção parcial de
frutos, pode ocasionar decréscimos correspondentes na taxa de assimilação líquida de
carbono (A), devido à retroinibição derivada do acúmulo de carboidratos na folha
(Stitt, 1991). Tem-se proposto, também, que grandes grãos de amido poderiam
danificar o cloroplasto ou restringir a difusão de CO
2
, afetando, assim, o processo
fotossintético (Sawada et al., 2001; Iglesias et al., 2002). Baixa demanda de drenos
pode também acarretar em acúmulo de sacarose no floema das folhas-fonte que, por
sua vez, inibiria o carregamento do floema, resultando em acúmulo de carboidratos
no mesofilo e redução de A (Vaughn et al., 2002). Em adição, alguns genes
fotossintéticos podem ser reprimidos por acúmulo de açúcares em tecidos-fonte
(Krapp et al., 1993). Em todo o caso, a menor utilização da energia radiante, na
medida em que A diminui, pode levar a inativação ou a danos às estruturas do
fotossistema II (FSII) dos cloroplastos, ou ao fechamento parcial dos estômatos em
resposta a alterações hormonais e/ou a variações na concentração intracelular de CO
2
(Wünsche et al., 2005). Desde que o estômato se feche, pode ocorrer incremento na
temperatura foliar (T
f
), acarretando, em última análise, aumento nas taxas de
respiração e fotorrespiração. De modo oposto, uma redução na razão fonte:dreno
usualmente acarreta incrementos em A (Stitt, 1991; Lavigne et al., 2001; Iglesias et
al., 2002; Sawada et al., 2003; Vaast et al., 2005; Franck et al., 2006; Long et al.,
2006; McCormick et al., 2006).
Em café, os frutos são fortes drenos metabólicos, acumulando altas
proporções dos assimilados totais da planta, limitando, assim, a mobilização de
assimilados para outros órgãos, com reflexos negativos sobre o crescimento
vegetativo (Cannell, 1971a, b). Com efeito, uma carga pesada de frutos pode levar ao
depauperamento da planta, limitando-lhe, sobremodo, o crescimento na estação de
crescimento ativo subseqüente (DaMatta, 2004). Visto que uma área foliar de 20 cm
2
é necessária para suportar o crescimento de cada fruto de café (Cannell, 1976), torna-
2
se fácil perceber que a concorrência entre os crescimentos reprodutivo e vegetativo
deve estar largamente envolvida na bienalidade da produção de café.
Os estudos sobre os fatores que afetam o uso e a distribuição de assimilados
em cafeeiro mostraram forte influência dos frutos em desenvolvimento sobre a
produção e o particionamento da matéria seca. Wormer & Ebagole (1965)
verificaram que o crescimento vegetativo e o conteúdo de amido nos ramos
aumentaram com o decréscimo da quantidade de frutos produzidos. Amaral et al.
(2001) e Silva et al. (2004) não observaram qualquer relação entre as flutuações nos
níveis de carboidratos nas folhas e a queda do crescimento vegetativo da parte aérea
do cafeeiro, em Viçosa. Os teores foliares de amido aumentaram gradualmente a
partir de fins de março, atingindo níveis mais altos na época fria, quando o
crescimento havia praticamente cessado (Silva et al., 2004). Em plantas lenhosas, em
geral, o acúmulo de amido mais parece o resultado da sua não-utilização em
processos de crescimento vegetativo e de desenvolvimento dos frutos (Priestley,
1962), o que explicaria o armazenamento de carboidratos nas épocas frias, em café.
O nível de amido nas folhas do cafeeiro diminuiu rapidamente, em paralelo com a
retomada do crescimento vegetativo e reprodutivo; em todo o caso, a remoção de
frutos pouco ou nada alterou o padrão de crescimento de ramos e de ganho de área
foliar nas plantas desfrutificadas, apesar de as taxas de crescimento terem sido
superiores em plantas desfrutificadas em relação às plantas com frutos (Mota et al.,
1997; Amaral et al., 2001, 2006; Castro, 2002). A despeito dessas considerações,
pouco se conhece sobre como alterações da relação fonte:dreno modificariam a
partição de assimilados e, por extensão, o metabolismo de carbono, em café.
Considerando-se que a produção vegetal depende da força-dreno e da
eficiência da produção de fotoassimilados, e que a força-dreno dependente do
tamanho e da atividade metabólica do órgão-dreno, uma redução na razão
fonte:dreno poderia acarretar um incremento da capacidade fotossintética das folhas
e maiores taxas de carregamento. Com efeito, Vaast et al. (2005) e Franck et al.
(2006) observaram, em café arábica, que A foi substancialmente menor em ramos
desfrutificados ou com poucos frutos que em ramos com carga pesada de frutos.
Franck et al. (2006) propuseram que a retroinibição de A foi mediada pelo aumento
da concentração de sacarose no floema foliar e independente da concentração de
açúcares solúveis nos outros compartimentos da folha. Não obstante, aqueles autores
avaliaram apenas os teores de açúcares solúveis totais nas folhas e, portanto, as
3
conclusões de seus estudos devem ser consideradas com cautela. Neste estudo,
portanto, procurou-se avaliar os crescimentos vegetativo e reprodutivo e possíveis
mecanismos fisiológicos, em níveis biofísico, fotoquímico e bioquímico, associados
à modulação das taxas de fotossíntese e da partição de assimilados, em café, em
resposta à alteração da razão fonte-dreno.
4
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Aspectos gerais
Existem descritas cerca de cem espécies de Coffea, das quais apenas duas, C.
arabica L. e C. canephora Pierre, têm importância econômica no mercado
internacional, recebendo seus produtos comercializados a denominação genérica de
"café arábica" e "café robusta", respectivamente. Cerca de 62% do café
comercializado no mundo é do tipo "arábica" e os 38% restantes, do tipo "robusta".
O Brasil é o maior produtor de café do mundo, tendo produzindo, em 2005/2006
cerca de 35% do total mundial.
Em Viçosa, Minas Gerais, a fase de crescimento ativo do cafeeiro ocorre
entre setembro e março, período em que as temperaturas são elevadas, as chuvas
abundantes e os fotoperíodos maiores. As taxas de crescimento reduzem-se
gradativamente a partir de abril, atingindo valores negligenciáveis entre junho e
agosto, períodos em que as temperaturas são mais baixas, as chuvas escassas e os
fotoperíodos menores (Barros & Maestri, 1972; 1974; DaMatta et al., 1999; Castro,
2002; Silva et al., 2004). Também, em Viçosa, as flutuações sazonais do crescimento
de ramos e A mostram tendências semelhantes, mas sem uma relação direta de causa
e efeito. Enquanto a menor capacidade fotossintética do café, durante a época fria,
parece conseqüência, principalmente, de limitações bioquímicas à maquinaria
fotossintética, limitações estomáticas parecem preponderantes na época quente (Silva
et al., 2004).
O padrão do crescimento do fruto do cafeeiro arábico tem sido descrito com
base na sua massa seca e volume, por meio de uma curva sigmoidal dupla (Cannell,
1985; Barros et al., 1999; Castro, 2002). Com base nesse padrão, o crescimento dos
frutos ocorre em cinco fases (Cannell, 1985): o primeiro estádio refere-se ao período
sem crescimento visível - fase chumbinho; segundo estádio, caracterizado por uma
expansão rápida, ao final da qual o endocarpo se endurece (pergaminho); terceiro
estádio, em que ocorre a formação do endosperma; quarto estádio, endurecimento do
endosperma, que continua até antes da maturação (granação); e quinto estádio,
maturação (cereja). Nas fases de expansão rápida do fruto e de acúmulo de matéria
seca nas sementes, os frutos restringem a expansão de ramo, o número de nós e o
ganho de área foliar (Castro, 2002), pois atuam como drenos preferenciais de
assimilados (Cannell, 1970, 1976, 1985; Maestri & Barros, 1977; Rena & Maestri,
5
1985; Rena et al., 1994; Barros et al., 1999; Maestri et al., 2001; De Castro &
Marraccini, 2006).
2.2 Fotossíntese e partição de fotoassimilados
Manipulação da relação fonte-dreno, via remoção de frutos, pode
proporcionar redução da força do dreno, levando ao acúmulo de sacarose no citossol
das células fotossintéticas, que, por conseguinte, pode inibir ou reduzir a atividade
das enzimas envolvidas na biossíntese de sacarose (Hall & Milthorpe, 1978; Rufty &
Huber, 1983). Logo, o acúmulo de sacarose nas folhas é acompanhado de elevadas
concentrações de triose-fosfato e outros metabólitos fosforilados, e de baixas
concentrações de ortofosfato (Pi). Essa condição inibe a saída de triose-fosfato do
cloroplasto e, conseqüentemente, aumenta a disponibilidade de substrato para a
biossíntese de amido nessa organela (Herold, 1980). A baixa concentração
cloroplastídica de Pi acarreta aumento na relação 3-fosfoglicerato (3PGA):Pi, que
ativa a pirofosforilase da ADP-glicose (AGPase) (Preiss, 1982), enzima-chave na
biossíntese de amido (Neuhaus & Stitt, 1990; Neuhaus et al., 1990). Por conseguinte,
alguns mecanismos têm sido propostos para explicar a regulação da fotossítese pelo
dreno, e.g., mudanças na taxa de síntese de sacarose e amido (síntese de produto
final), afetando, por extensão, a ciclagem de Pi para reações da fotossíntese (Paul &
Foyer, 2001).
Segundo Stitt (1991), os carboidratos podem inibir a fotossíntese direta ou
indiretamente. A inibição direta é tida como resposta não-adaptativa, porquanto
permite reduzir ou prevenir acúmulos adicionais de carboidratos, mas não corrigiria
o desbalanço básico na relação fonte:dreno. Essa inibição caracteriza-se por danos à
estrutura dos cloroplastos, como os causados por grãos de amido de grande tamanho,
ou pela lenta ciclagem de Pi, no citossol e no cloroplasto. A inibição indireta, por sua
vez, caracteriza-se por decréscimos nos níveis de proteínas-chave e de outros
componentes da maquinaria fotossintética. A inibição indireta é uma resposta
adaptativa porque contribui para o reajustamento do balanço fonte:dreno, permitindo
que N e outros compostos sejam remobilizados das folhas e investidos no
crescimento de novos drenos.
A sacarose é o principal carboidrato transportado ao longo da planta, no
sentido fonte-dreno. Uma fase crítica desse transporte é o descarregamento do
floema, que pode ocorrer por meio de duas rotas distintas: simplástica ou apoplástica.
6
Na primeira, a sacarose é transportada de uma célula a outra através dos
plasmodesmos, sendo hidrolisada pela sintase da sacarose (SuSy) e/ou invertase
(INV) neutra, até chegar ao interior do tecido-dreno. Quando o descarregamento é
apoplástico, a sacarose é transportada através do apoplasto, com o auxílio de
proteínas carreadoras ou transportadoras, sendo hidrolisada pela ação de uma INV
ácida ligada covalentemente à parede celular, e descarregada no interior da célula do
tecido-dreno, na forma de hexose. Alternativamente, a sacarose pode ser
descarregada como tal nas células do tecido-dreno, sendo então hidrolisada pelas
enzimas SuSy e/ou INV neutra do citossol (Winter & Huber, 2000). Há evidências de
que a SuSy e INV sejam as enzimas-chave na regulação da força-dreno em órgãos
que acumulam amido (Koch et al., 1992; Sun et al., 1992; Zrenner et al., 1995).
A biossíntese da sacarose é regulada pela atividade das enzimas citossólicas
fosfatase da frutose-1-6-bisfosfato (FBPase), sintase da sacarose-fosfato (SPS) e
fosfatase da sacarose-fosfato (SPPase) (Stitt et al., 1987; Hubbard et al., 1991). A
FBPase catalisa a reação irreversível da frutose-1-6-bisfosfato (F1,6BP), em que há
liberação de fosfato e formação de frutose-6-fosfato (F6P), enquanto a SPS catalisa a
reação irreversível de uridina difosfato glicose (UDPG) e F6P, para formar sacarose-
fosfato. Em folhas, variações na taxa de síntese de sacarose são associadas com
mudanças no estado de ativação de SPS (Neuhaus et al., 1990). Em frutos de tomate,
Miron & Schaffer (1991) mostraram que o aumento da atividade da SPS está
associado com o acúmulo de açúcares durante o amadurecimento. Hubbard et al.
(1991) também observaram aumento da atividade da SPS em frutos de pêssego,
morango, manga e kiwi, durante o período de acúmulo de açúcares.
A pirofosforilase da UDPG (UGPase) apresenta uma função importante no
metabolismo de carboidratos, pois catalisa a produção reversível de UDPG e
pirofosfato (PPi) em glicose-1-fosfato (G1P) e UTP. Em folhas maduras, a UGPase
está envolvida, primariamente, na via biossíntéica da sacarose, produzindo UDPG
para a reação da SPS, enquanto em outros órgãos, incluindo-se folhas apicais
imaturas, a UGPase pode utilizar parte da sacarose clivada, usando UDPG produzido
pela SuSy (Winter & Huber, 2000).
A degradação da sacarose pode ser catalisada por duas diferentes classes de
enzimas. As invertases catalisam a hidrólise altamente exotérmica e irreversível da
sacarose em glicose e frutose. Em contraste, uma clivagem reversível da sacarose é
catalisada pela sintase da sacarose, em UDPG e frutose, possuindo um papel
7
importante no metabolismo da sacarose em diversas rotas bioquímicas relacionadas a
funções metabólicas, estruturais e de armazenamento em células de plantas (Winter
& Huber, 2000).
A SuSy é uma enzima da qual são conhecidas seis isoformas, podendo estar
localizadas no citossol, no vacúolo, associada à plasmalema e ao citoesqueleto
(Barrat et al., 2001; Bieniawska et al., 2007). Sua principal função parece ser a de
clivar a sacarose para síntese de amido (Déjardin et al., 1997) e parede celular (Nakai
et al., 1999), pelo simples fato de que um dos produtos de sua hidrólise é UDPG,
precursor para síntese de amido e parede celular. A forma citossólica pode fornecer
produtos para o metabolismo geral, enquanto a forma associada à plasmalema pode
fornecer UDPG, diretamente para a síntese de celulose e calose (Amor et al., 1995).
Entretanto, o mecanismo que separa a atividade diferencial da SuSy entre o citossol e
a plasmalema é desconhecido (Barrat et al., 2001).
Em muitos tecidos-dreno de crescimento e armazenamento ativo, a atividade
da SuSy é bastante alta (Ross & Davies, 1992), e a sua atividade pode servir como
um indicador bioquímico de crescimento ativo do dreno (Sung et al., 1989; Sun et
al., 1992). Ressalta-se que a atividade da SuSy é geralmente baixa em tecidos-fonte,
como em folhas, ocorrendo o oposto em tecidos-dreno (ap Ress, 1984).
Três isoformas de INV são conhecidas: INV ácidas solúveis, localizadas no
vacúolo, INV ácida insolúvel extracelular, associada à parede celular, e as neutras ou
alcalinas, localizadas no citossol de células vegetais (Quick, 1996). Acredita-se que a
INV ácida da parede celular desempenhe papel importante na assimilação de
sacarose fora dos tecidos-dreno, no apoplasto, estabelecendo um gradiente de
concentração de sacarose, da fonte para o dreno (Escherich, 1980). A INV neutra ou
alcalina é considerada uma enzima de "manutenção", envolvida na degradação da
sacarose, quando as atividades da INV ácida e da SuSy são baixas (Winter & Huber,
2000), normalmente em tecidos cuja taxa metabólica é menor, quando comparada à
de tecidos meristemáticos, por exemplo.
8
3. OBJETIVOS
Este trabalho teve como objetivo investigar alterações no crescimento, no
metabolismo do carbono e na partição de assimilados, em resposta à manipulação
artificial da relação fonte-dreno em plantas de café arábica, por meio de
desfrutificação e desfolhamento controlados, tendo em vista uma potencial alteração
na capacidade fotossintética das folhas.
9
4. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi realizado em condições de campo, em uma lavoura de café
(Coffea arabica L. cv Catuaí Vermelho IAC 44), com aproximadamente 10 anos de
idade, em Viçosa (20
o
45’S, 42
o
15’W, 650 m de altitude), Minas Gerais. A região
possui clima subtropical, com temperatura média anual de 19ºC. A precipitação
média anual é de 1200 mm. As plantas vêm sendo cultivadas a pleno sol, sob
espaçamento de 3,0 x 1,0 m, com três a quatro ramos ortotrópicos, com uma planta
por cova, e fileiras orientadas no sentido leste-oeste. O cafezal foi renovado, por
meio de recepa, em 2002. As plantas foram previamente selecionadas com base na
uniformidade de altura, números de ramos plagiotrópicos e ortotrópicos.
4.1 Execução dos experimentos
O experimento foi constituído de quatro tratamentos. No primeiro, as plantas
foram conduzidas sob condições naturais de enfolhamento, porém removendo-se
todos os frutos (T1); no segundo tratamento, procedeu-se à remoção de metade da
carga dos frutos, mantendo-se todas as folhas da planta (T2); no terceiro tratamento,
mantiveram-se todos os frutos produzidos, mas a área foliar total foi reduzida à
metade (T3); no quarto tratamento, mantiveram-se todas as folhas e frutos
produzidos (T4). Foram selecionados alguns ramos plagiotrópicos por cada planta,
dentro de cada tratamento. Esses ramos tinham de 12 a 14 folhas completamente
expandidas e cerca de 100 a 120 frutos. Para aumentar-se a uniformidade, ao
aplicarem-se os tratamentos, foram deixados, nos ramos selecionados, seis ou 12
folhas expandidas, e 0, 50 ou 100 frutos, conforme o tratamento. Nesses ramos,
procederam-se às medições de crescimento vegetativo, trocas gasosas e coletas para
análises bioquímicas. A desfrutificação foi realizada, removendo-se frutos no estádio
de chumbinho.
As avaliações de crescimento foram realizadas a partir da aplicação dos
tratamentos, enquanto os demais parâmetros foram avaliados, em folhas, em duas
épocas distintas, durante a fase de rápido ganho de massa seca do fruto (Figura 1).
Nessas épocas, amostras de folhas, do terceiro ou quarto par, a partir do ápice de
ramos plagiotrópicos, foram coletadas, envolvidas em papel alumínio e
imediatamente imersas em nitrogênio líquido, e armazenadas a -80ºC para análises
posteriores. Quando não especificado, as folhas foram coletadas em torno de 8:00-
10
9:00 h, após as primeiras medições de trocas gasosas e corresponderam às mais
novas completamente expandidas. Todas as avaliações foram realizadas em dias
claros.
4.2 Parâmetros agrometereológicos
O déficit de pressão de vapor entre o interior da folha e a atmosfera (δe) foi
calculado, utilizando-se das fórmulas descritas por Landsberg (1986). Para isso,
foram tomadas, ao longo do período de avaliação das trocas gasosas, as temperaturas
do ar, do bulbo úmido e T
f
. A T
f
e a radiação fotossinteticamente ativa interceptada
pela folha (RFA) foram medidas por meio de um analisador de gases a infravermelho
portátil (LCpro+, Analytical Development Company, Hoddesdon, Reino Unido).
Outros dados meteorológicos, como precipitação e insolação, foram obtidos de uma
estação meteorológica localizada a cerca de 2,5 km do campo experimental.
4.3 Crescimento dos frutos, ramos e folhas
O crescimento de ramos e folhas foi avaliado mensalmente, de novembro de
2005 a março de 2006, e o de frutos, quinzenalmente, de novembro de 2005 a junho
de 2006. O crescimento dos frutos foi avaliado com base na massa fresca, massa seca
e volume. A massa fresca foi obtida pela pesagem individual de seis amostras de 100
frutos, aleatoriamente colhidos. O volume foi determinado a partir dessas mesmas
seis amostras de frutos, por meio do deslocamento de água; a massa seca dessas
amostras foi obtida após a secagem dos frutos, a 70ºC, por 72 h. Os frutos foram
obtidos de um lote extra de plantas.
Para a medição do crescimento de ramos, foram selecionados quatro ramos
plagiotrópicos primários, no terço superior da copa da planta. De cada um desses
ramos foram tomados o comprimento, com auxílio de uma fita métrica. O número de
novos entrenós surgidos ao longo do experimento foi também registrado.
Em cada planta, foram identificados dois ramos do terço superior, nos quais
foi determinada a dimensão de cada folha do lado direito do ramo, tomando-se o
comprimento e a maior largura. Com as dimensões foliares, foi estimada a área
foliar, por meio da equação L = 0,667 X (Barros et al., 1973), em que a variável
independente é o retângulo circunscrito à folha. O ganho de área foliar foi estimado a
11
partir do seu incremento dividido pelo número de dias correspondentes ao intervalo
de tempo entre as avaliações.
4.4 Produção e abscisão de frutos
Para se verificar o efeito da desfrutificação e desfolhamento sobre a
produção, foi realizada a colheita dos frutos maduros, conforme prática usual adotada
por produtores da região, por meio de derriça manual em pano colocado sob as
plantas, em seguida vertidos em um tanque contendo água para avaliar-se a massa de
“frutos-bóia”, frutos de menor densidade do que a da água, e de frutos normais, mais
densos. Além disso, em ramos previamente marcados, foram tomados, ao final de
março de 2006, o número de folhas e frutos, a área foliar e a massa seca dos frutos e
a porcentagem de abscisão de frutos. A massa seca do café em coco, por planta, foi
determinada por meio da secagem em terreiro, com padronização do teor de umidade
para 13% e posterior pesagem.
4.5 Trocas gasosas
Foram avaliadas A, g
s
e a razão entre as concentrações interna e externa de
CO
2
(C
i
/C
a
), utilizando-se de um analisador portátil de gás a infravermelho, em
sistema aberto (mencionado anteriormente) sob luz, temperatura e concentração de
CO
2
ambientes. As medições foram realizadas em dois dias, em cada época, por
volta das 8:00, 10:00, 13:00 e 16:00 h, como descrito por DaMatta et al. (1997).
4.6 Parâmetros de fluorescência
A fluorescência da clorofila a foi avaliada, utilizando-se de fluorômetro com
amplitude de pulso modulado (FMS2, Hansatech, Norfolk, Reino Unido),
concomitantemente às avaliações de trocas gasosas e, em adição, na antemanhã. As
folhas foram adaptadas ao escuro, durante 30 min, expondo-se os tecidos foliares,
inicialmente, a um fraco pulso de luz vermelho-distante (1-2 μmol m
-2
s
-1
), para
determinação da fluorescência inicial (F
0
). Em seguida, um pulso de luz saturante,
com irradiância de 6.000 μmol m
-2
s
-1
e duração de 1 s, foi aplicado, para estimar-se
a fluorescência máxima emitida (F
m
). Nas amostras adaptadas ao escuro, a máxima
eficiência do FSII foi estimada pela razão entre as fluorescências variável e máxima,
F
v
/F
m
= (F
m
- F
0
)/F
m
. Subseqüentemente, as folhas foram irradiadas com luz actínica
12
durante 300 s, à irradiância de 900 μmol m
-2
s
-1
, para obtenção da fluorescência
constante (F
s
). Em seguida, outro pulso de luz saturante foi aplicado, por 1 s, para
obtenção da fluorescência máxima emitida pelas amostras sob luz (F
m
’). A luz
actínica foi desligada e as amostras foram irradiadas com luz vermelho-distante, para
a obtenção de F
0
adaptada à luz (F
0
’). A eficiência de captura da energia de excitação
pelos centros de reação abertos do FSII foi estimada por F
v
’/F
m
’ = (F
m
’ - F
0
’)/F
m
’. O
coeficiente de extinção fotoquímico foi calculado como q
P
= (Fm’- Fs) / (Fm’ - F
0
’),
e o de extinção não-fotoquímica por NPQ = (Fm/Fm’) - 1 (Krause & Weis, 1991). O
rendimento quântico do transporte de elétrons do FSII foi estimado como
φ
FSII
=
(Fm’ - Fs)/Fm’ (Genty et al., 1989).
4.7 Composição isotópica do carbono
A discriminação isotópica do carbono foi determinada em folhas novas
(aproximadamente metade da expansão máxima), como descrito em DaMatta et al.
(2003). Esse parâmetro permitiu avaliar o comportamento das trocas gasosas, que
depende da capacidade fotossintética do mesofilo e de g
s
, de modo integrado, ao
longo do tempo. Foram coletadas, de outros ramos selecionados, duas folhas por
planta.
4.8 Pigmentos
As concentrações foliares de clorofilas a e b e de carotenóides foram
determinadas em extratos obtidos após a maceração de discos foliares retirados das
mesmas folhas utilizadas nas avaliações de trocas gasosas, utilizando-se acetona
80%, conforme Lichtenthaler (1987).
4.9 Nitrogênio
Após a secagem das amostras foliares a 70ºC, por 72 h, foram determinados o
nitrogênio orgânico, conforme Jackson (1958), e o nitrogênio nítrico, de acordo com
Cataldo et al. (1975). A soma do nitrogênio orgânico e nítrico representa o nitrogênio
total, conforme descrito em DaMatta et al. (1999).
13
4.10 Ensaios enzimáticos
Para a determinação da atividade das enzimas, discos foliares (~120 mg MF)
foram homogeneizados num meio a 4ºC, contendo 30% de polivinilpolipirrolidona
(m/v) e 2 mL de tampão de extração (Stitt et al., 1989) modificado por Praxedes et
al. (2006) e Ronchi et al. (2006). O tampão foi constituído de 50 mol.m
-3
Hepes-
KOH (pH 7,4), 5 mol.m
-3
MgCl
2
, 1 mol.m
-3
EDTA, 1 mol.m
-3
EGTA, 5 mol.m
-3
DTT, 2 mol.m
-3
benzamidina, 2 mol.m
-3
de ácido ε-amino-n-capróico, 0,5 mol.m
-3
PMSF, 0,1% BSA (m/v), 10% glicerol (v/v) e 0,1% de Triton X-100 (v/v). Em
seguida, o homogenato foi centrifugado a 15000 g, por 3 min, a 4ºC. Os
sobrenadantes foram quantificados e, em seguida, 500 μL foram dessalinizados
através de uma coluna de 3 x 1 cm de gel Sephadex G-25. O extrato obtido foi,
então, utilizado imediatamente para o ensaio da SPS - EC 2.4.1.14 (Huber, 1989) e
Rubisco - EC 4.1.1.39 (Sharkey et al., 1991b) e, o restante, armazenado a -80ºC e
utilizado, posteriormente, para o ensaio das enzimas abaixo mencionadas: INV ácida
- EC 3.2.1.26 (Stitt et al., 1989; Zrenner et al., 1995), AGPase - EC 2.2.7.27 (Müller-
Röber et al., 1992), fosforilase do amido (SPase) - EC 2.4.1.1 (Sweetlove et al.,
1996), SuSy - EC 2.4.1.13 (Zrenner et al., 1995), FBPases - EC 3.1.3.11 (Kruger &
Beeevers, 1984; Sharkey et al., 1991a) e desidrogenase do NADP: gliceraldeído-3-
fosfato (NADP-GAPDH) - EC 1.2.1.12 (Plaxton, 1990). Os ensaios supracitados
foram previamente otimizados de acordo com a linearidade da resposta ao volume de
extrato e tempo de reação. Esses ensaios e os subseqüentes foram executados num
leitor de placa “Elisa” (Molecular Devices, Sunny Valle, EUA). A concentração de
proteína total foi determinada conforme Bradford (1976), utilizando-se de uma curva
de calibração com BSA.
4.11 Intermediários metabólitos
Metabólitos foram extraídos de discos foliares (~400 mg MF) segundo
Trethewey et al. (1998), num extrato com ácido tricloroacético (TCA) 16% (m/v) em
dietiléter e deixado em gelo por cerca de 20 min, sendo acrescentados 800 µL de
solução aquosa a 16% TCA com EGTA 5 mol.m
-3
. O homogenato foi, então,
transferido para microtubos de centrífuga e deixados em gelo, por 3 h. Depois de
completada a extração em gelo, as amostras foram centrifugadas por 5 min, a 15000
g, aproveitando-se somente a fase aquosa, que foi transferida para outro microtubo.
O sobrenadante foi posteriormente lavado três vezes com 1 mL de éter dietílico
14
saturado em água, para removerem-se contaminações de caráter apolar e TCA. Todo
o material usado na extração foi previamente lavado com HCl 2 kmol.m
-3
e
exaustivamente enxaguado com água destilada e desionizada, para evitarem-se
contaminações com Pi. O branco foi obtido seguindo-se todos os passos, excluindo-
se a amostra. A quantificação de glicose-6-fosfato (G6P), G1P e F6P foi efetuada
pelo método cíclico, conforme Gibon et al. (2002), Pi conforme Penney (1976), e
ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP) conforme Stitt (1989) e Pieters et al. (2001).
4.12 Amido, glicose, frutose, sacarose e aminoácidos totais
Carboidratos e aminácidos foram extraídos de tecidos foliares (~120 mg MF),
em etanol 80% (v/v), incubados a 70ºC, por 90 min, e submetidos a duas
centrifugações (15000 g, 10 min). Na fração solúvel em etanol, foram determinadas,
enzimaticamente, as concentrações de glicose, frutose e sacarose (Praxedes et al.,
2006) e aminoácidos (Moore & Stein, 1948) e, na fração insolúvel, as de amido
(Praxedes et al., 2006).
4.13 Fluxos metabólicos de assimilação de C
As folhas utilizadas do terço superior médio das plantas, assim que
destacadas da planta, tiveram seus pecíolos rapidamente imersos em água e, então
foram trasferidos para o laboratório. Foram utilizados discos de 10 mm de diâmetro
do limbo foliar. Os discos foram mantidos, durante 2 h, no escuro. O padrão de
marcação com
14
C foi realizado em um eletrodo de oxigênio, usando-se de uma
câmara de Clark de fase gasosa (Hansatech, Kings Lynn, Norfolk, Reino Unido), sob
900 μmol m
-2
s
-1
de radiação fotossinteticamente ativa, a 35ºC, por 30 min. O
dióxido de carbono foi suprido a partir de 400 μL de uma solução 1 mol.m
-3
de
NaH
14
CO
3
[atividade específica de 1,96 GBq.mmol
-1
(pH 9,3)], aplicada na base da
câmara. Em seguida, os discos foliares foram congelados em nitrogênio líquido e
armazenados a -80ºC, até o momento do uso. Posteriormente, o tecido foliar foi
fracionado, para determinar-se o destino metabólico do
14
CO
2
assimilado. Procedeu-
se à separação da fração insolúvel em etanol (amido e celulose) da fração solúvel
(ácidos orgânicos, aminoácidos e açúcares) a qual, então, foi fracionada em resinas
catiônica (DOWEX® 50 WXZ 100-200 mesh, HF form - Supelco) e aniônica
(LOWEX® 1X2 100-200 mesh, CL Form - Supelco), sucessivamente, para
separação das frações ácida (ácidos orgânicos), básica (aminoácidos) e neutra
15
(açúcares). A extração dos compostos solúveis em etanol se deu por incubações em
série etanólica (80, 50, 20, 0, 80% - álcool/água, v/v), por 10 min, em banho-maria, a
100ºC, em tubos vedados. Todas as amostras foram combinadas e concentradas por
liofilização. A radioatividade incorporada nas diferentes frações foi determinada em
um contador de cintilação (Beckman LS 6500, Beckman Instruments, Fullerton,
Califórnia, EUA), usando-se de líquido de cintilação (Ready Safe™ Cocktail), de
acordo com Lytovchenko et al. (2002).
4.14 Análises estatísticas
O experimento foi conduzido e analisado em delineamento inteiramente
casualizado, com três tratamentos: 100% folhas e 0% frutos; 50% folhas e 100%
frutos; 100% folhas e 50% frutos, dispostos em esquema fatorial 3 x 2 (3 tratamentos
e 2 épocas de avaliação), com seis repetições. Os dados de T4, em que não se
manipulou a área foliar nem a carga de frutos, não foram incluídos (vide item 5.1).
Cada unidade experimental foi constituída de uma planta. Os dados obtidos foram
submetidos à análise de variância (ANOVA), e os efeitos de tratamentos comparados
pelo teste F. As médias foram comparadas pelo teste de Newman-Keuls, a 5% de
significância utilizando-se do Sistema de Análises Estatísticas e Genéticas da UFV
(SAEG-UFV, 1997).
16
5. RESULTADOS
5.1 Considerações preliminares
Os experimentos de manipulação da razão fonte:dreno foram inicialmente
conduzidos durante a estação de crescimento de 2004/2005, aplicando-se três
tratamentos a plantas inteiras: (i) enfolhamento e carga de frutos sem manipulação,
(ii) remoção da metade de frutos apenas e (iii) remoção de metade da área foliar
apenas. As medições foram feitas com frutos no estádio chumbinho e na fase linear
de ganho de massa seca. Nessa fase, observaram-se maiores valores de A e de g
s
, e
menores de δ
13
C, nas plantas com metade da área foliar em relação às plantas dos
outros dois tratamentos. Concentração de açúcares, aminoácidos e amido, assim
como a atividade de várias enzimas (vide Material e Métodos) do metabolismo do
carbono e a partição de
14
C não responderam aos tratamentos aplicados. Quando os
frutos estavam na fase de chumbinho, no entanto, nenhuma das variáveis
supracitadas, responderam aos tratamentos. Ressalte-se que a concentração de amido
e partição de
14
C para fração insolúvel (amido + parede celular) foi
significativamente maior nessa fase em relação à fase de ganho linear de massa seca
dos frutos.
Na estação de crescimento de 2005/2006, o experimento foi repetido,
introduzindo-se mais um tratamento (desfrutificação completa), a fim de se ter maior
contraste entre os tratamentos. Neste segundo experimento, não foi possível avaliar
plantas com frutos no estádio de chumbinho. Devido a problemas técnicos, boa parte
dos dados obtidos com plantas sem manipulação da área foliar e carga de frutos foi
perdida, não se apresentando esses resultados. Apenas os dados do segundo
experimento são, pois, apresentados.
As concentrações de carboidratos e as atividades das enzimas avaliadas foram
muito similares, comparando-se amostras coletadas, às 8:00-9:00 h ou às 12:00-
13:00 h.
5.2 Crescimento de frutos e caracterização das épocas de avaliação
O crescimento do fruto do café, tomando-se por base variações na massa
fresca e no volume, seguiu uma curva sigmoidal dupla (Figura 1 A, B). Entretanto,
em base massa seca, observou-se um lento crescimento até 50 dias após o
florescimento (DAF) e, posteriormente, o ganho de massa seca foi praticamente
17
linear (Figura 1 A). Portanto, conforme se depreende da Figura 1, nas avaliações
fisiológicas e bioquímicas, feitas nos meses de janeiro e março, os frutos já estavam
numa fase de ganho linear de massa seca (Figura 1 A), apresentando 26 e 44% da sua
massa seca final, respectivamente.
Figura 1 - Crescimento de frutos do cafeeiro, em base de massa (A) e volume (B).
Cada ponto representa a média de seis amostras de 100 frutos. A barra de erro-padrão
foi menor que o tamanho dos símbolos. A seta mais à esquerda indica a data de
aplicação dos tratamentos e as outras, as épocas de coletas e avaliações. Atentar para
as diferenças de escalas na Figura 1A
Ressalte-se que a estação chuvosa se iniciou na segunda quinzena de
setembro de 2005 e estendeu-se até meados de abril de 2006, quando foram
computados 1100 mm de chuva regularmente distribuídos. Além disso, uma semana
antes das medições em janeiro e em março, respectivamente, foram registrados, 43 e
87 mm de chuva (dados não mostrados).
5.3 Crescimento vegetativo e produção
Nas plantas em que foram removidos os frutos, o crescimento vegetativo foi
maior que nas plantas não-desfrutificadas (Figura 2). Tomando-se as plantas de T1
como uma referência, o crescimento de ramos plagiotrópicos em T2 e em T3 foi,
0
40
80
120
160
200
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
Massa fresca (g)
0
10
20
30
40
Massa seca (g)
massa fresca
massa seca
0
65
130
195
260
325
390
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
Dias após Florescimento
Volume (cm
3
)
5/12/2005
23/1/2006
21/3/2006
B
A
18
respectivamente, 49 e 24% daquele observado em T1. O número de nós surgidos e o
ganho de área foliar também decresceram, na medida em que a razão folha:fruto foi
diminuída (Figura 2 A, B). De fato, os parâmetros de crescimento foram
significativamente influenciados pelos tratamentos aplicados, à exceção das
primeiras avaliações, quando se observaram, de modo geral, número de nós surgidos
e ganho de área similares aos de plantas parcialmente desfrutificadas e com plena
carga de frutos (Figura 2 B, C).
Figura 2 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre o
crescimento de ramos plagiotrópicos primários por ramo (A), número de nós por
ramo (B) e ganho de área foliar por ramo (C) em plantas de café cultivadas no
campo. Foram aplicados três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos, 100% folhas e
50% de frutos, e 50% folhas e 100% de frutos. Cada ponto representa a média ± erro-
padrão (n = 6). Quando não visível, a barra de erro-padrão é menor que o tamanho do
símbolo. Nos retângulos internos às figuras, apresenta-se a taxa média de
crescimento, de número médio de nós surgidos e o ganho médio de área foliar, ao
longo do experimento; valores seguidos por letras diferentes são estatisticamente
diferentes entre si (p ≤ 0,05; teste de Newman-Keuls)
0.00
0.04
0.09
0.13
0.18
Número de nós surgidos (dia
-1
)
0
280
560
840
1120
1400
10/12/2005
25/12/2005
9/1/2006
24/1/2006
8/2/2006
23/2/2006
10/3/2006
25/3/2006
Ganho área foliar (mm
2
dia
-1
)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Crescimento (mm dia
-1
)
100% Folha 0 % Fruto
100% Folha 50% Fruto
50% Folha 100% Fruto
C
─■─ 618 mm
2
dia
-1
a
--♦-- 323 mm
2
dia
-1
b
··○··· 257
m
m
2
dia
-1
b
─■─ 1,2 mm dia
-1
a
--♦-- 0,6 mm dia
-1
b
···○··· 0,4
m
m dia
-1
c
─■─ 0,068 nós dia
-1
a
--♦-- 0,050 nós dia
-1
b
··○··· 0
,
044 nós dia
-1
b
B
A
19
A produção total de frutos, em base de massa seca, como era de se esperar,
foi maior em T3 (Tabela 1). Contudo, cumpre ressaltar que a produção média dos
frutos em T2 correspondeu a 71,6% da de T3, fato possivelmente associado ao (i)
incremento de 39% na massa seca média dos frutos em T2 quando comparada à de
T3 e (ii) à menor produção de frutos-bóia em T2 em relação à de T3 (Tabela 1). Com
efeito, a porcentagem de frutos-bóia foi de 20% em T2, e de 32% em T3, em relação
à produção total de frutos, sugerindo que, nas condições deste experimento, houve
enchimento deficiente dos endospermas das sementes. Registre-se que, ao final do
experimento, a razão área foliar:fruto foi 13,4 e 4,7 cm
2
.fruto
-1
e a porcentagem de
abscisão de frutos por ramo foi de 13 e 25%, respectivamente, em T2 e T3 (Tabela
2).
5.4 Ambiente, trocas gasosas, parâmetros fotoquímicos, pigmentos e nitrogênio
A RFA foi quase sempre maior do que a irradiância de saturação em café
(~600 μmol m
-2
s
-1
) em todos os horários e épocas avaliados (Figura 3 A, B).
Verificou-se que T
f
, independentemente da época e dos horários avaliados, a partir
das 8:00 h, já era maior que 30ºC e atingiu, ao longo do dia, valores iguais ou
superiores a 40ºC, particularmente em janeiro (Figura 3 C). Em janeiro, mas não em
março, as flutuações de T
f
acompanharam estreitamente as flutuações de T
ar
(Figura
3 E, F). Registre-se que, nas medições feitas às 10:00 e 13:00 h, T
f
foi sempre menor
nas plantas de T3 que nas de T1, especialmente em março (Figura 3 F), quando
diferenças de até 3ºC foram registradas entre folhas de plantas daqueles tratamentos.
Registre-se, ainda, que a diferença em T
f
não esteve associada a variações na
interceptação de energia radiante, conforme se deduz ao compararem-se as Figuras 3
B e 3 D. Os valores médios de δe foram maiores durante a primeira época de
avaliação, com aumento progressivo ao longo do dia, por volta de 3,0 kPa, às 13:00 e
16:00 h. Entretanto, não se observaram diferenças de δe ao se compararem os
tratamentos, ao longo do dia (Figura 3 E, F).
Durante a fase de ganho linear de massa seca dos frutos, quando estes passam
a ser drenos fortes, verificou-se que, quando comparadas às plantas do tratamento T1,
A e g
s
exibiram aumento com a redução na razão fonte:dreno, particularmente nas
plantas do tratamento T3, em várias avaliações (Figura 4 A-D). Parte das diferenças
em A pôde ser explicada em função de diferenças em g
s
: maior g
s
, maior A. Não
obstante, diferenças em A não estiveram necessariamente associadas a g
s
, como se
20
observa às 13:00 e às 16:00 h, em janeiro. Em todo o caso, os valores cumulativos
diários de g
s
e A nas plantas de T3 foram significativamente maiores que os das
plantas de T1, mas sem diferir estatisticamente dos valores das plantas de T2 (Figura
4 A-D). Todavia, a razão C
i
/C
a
não se alterou significativamente em resposta à
alteração na razão fonte:dreno (Figura 4 E, F). Por outro lado, os valores de δ
13
C
foram significativamente menores (mais negativos) nas plantas do tratamento T3 em
relação às de T1 (Figura 4 G, H). Salienta-se, ainda, que variações em A não
estiveram associadas a decréscimos na eficiência fotoquímica máxima do FSII,
avaliada pela razão F
v
/F
m
, que se manteve praticamente inalterada na antemanhã
(dados não apresentados) e ao longo do dia, com os valores diários muito próximos
ou acima de 0,8 (Figura 5 A, B). Além disso, para os demais parâmetros
fotoquímicos (
φ
FSII
, F
v
’/F
m
’, q
p
e NPQ), não se observaram diferenças significativas
em decorrência da manipulação na relação fonte:dreno. Como um todo, os dados de
fluorescência da clorofila a (Figura 5) indicam ausência de fotoinibição,
independentemente dos tratamentos e de épocas de avaliação.
A manipulação na razão fonte:dreno pouco ou nada alterou a área foliar
específica, a concentração de N total, clorofilas totais, carotenóides, razão clorofila
a:b, protéina tatal e aminoácidos totais, independentemente das épocas de avaliação
(Tabela 3). Em adição, a concentração de nitrogênio total foi superior a 28 g kg
-1
MS
(Tabela 3), indicando que as plantas não estiveram sob deficiência de N. Portanto, os
maiores valores observados em A nas plantas do tratamento T3 não estiveram
relacionados à alocação de N para a produção de pigmentos fotossintéticos, ou
mesmo proteínas e aminoácidos (Tabela 3).
5.5 Concentração de carboidratos
As concentrações foliares de glicose, frutose, sacarose e amido (Figura 6 A-
D) e as razões sacarose:aminoácidos, sacarose:hexose, hexoses:aminoácidos,
amido:hexoses, amido:aminoácidos e amido:sacarose (Figura 7 A-F) mantiveram-se
praticamente inalteradas, em decorrência da manipulação na razão fonte:dreno.
5.6 Atividades enzimáticas e intermediários metabólicos
As atividades total (V
total
) e inicial (V
inicial
) e o estado de ativação (EA) da
Rubisco mantiveram-se inalterados, em resposta à manipulação da relação
fonte:dreno, nas duas épocas de avaliação (Figura 8). De forma semelhante, V
max
,
21
V
sel
e EA da SPS não responderam significativamente aos tratamentos aplicados
(Figura 8). Aparentemente, portanto, maiores valores de A, observados nas plantas de
T3 em relação às de T1 (Figura 4 A, B), não estiveram associados com diferenças na
atividade da Rubisco e da SPS.
Tabela 1 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a produção
de frutos de café por planta e massa seca de 100 frutos. As plantas foram distribuídas
em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos, 100% folhas e 50% de frutos, e
50% folhas e 100% de frutos. Frutos normais são os de maior densidade que a da
água, e os frutos-bóia, de menor densidade. Cada valor representa a média ± erro-
padrão (n = 6). Valores seguidos por letras diferentes diferem estatisticamente entre
si (p ≤ 0,05; teste de Newman-Keuls)
Tabela 2 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a razão área
foliar por fruto e porcentagem de abscisão de frutos, medidas em quatro ramos
previamente marcados por planta. As plantas foram distribuídas em três tratamentos:
100% folhas e 0% de frutos, 100% folhas e 50% de frutos, e 50% folhas e 100% de
frutos. Cada valor representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide a legenda da
Tabela 1 para detalhes estatísticos
Tratamentos Massa seca frutos.planta
-1
(g)
Frutos normais Frutos-bóia Normais + Bóia
100% Folhas 0% Frutos (T1) ─ ─ ─
100% Folhas 50% Frutos (T2) 1186 ± 106
a
298 ± 57
b
1485 ± 137
b
50% Folhas 100% Frutos (T3) 1326 ± 89
a
748 ± 159
a
2075 ± 213
a
Nível de significância p = 0,3418 p = 0,0239 p = 0,0425
Tratamentos Massa seca de 100 frutos (g)
Frutos normais Frutos-bóia Normais + Bóia
100% Folhas 0% Frutos (T1) ─ ─ ─
100% Folhas 50% Frutos (T2) 71 ± 3,2
a
59 ± 1,4
a
65 ± 1,6
a
50% Folhas 100% Frutos (T3) 51 ± 2,1
b
47 ± 1,2
b
48 ± 1,5
b
Nível de significância p = 0,0002 p = 0,0000 p = 0,0001
Tratamentos Parâmetros
100% Folhas
0% Frutos
100% Folhas
50% Frutos
50% Folhas
100% Frutos
Nível de
significância
Razão área
foliar:fruto
(cm
2
.fruto
-1
)
─ 13,4 ± 3,2
a
4,7 ± 1,0
b
p = 0,0054
Abscisão de
frutos (%)
─ 13,4 ± 4,2
b
24,9 ± 3,6
a
p = 0,0088
22
De modo geral, as atividades das outras enzimas do metabolismo do carbono
(NADP-GAPDH, FBPase, SPase, AGPase, INV e SuSy) seguiram o mesmo
comportamento da Rubisco e SPS, mantendo-se inalteradas em resposta aos
tratamentos aplicados (Figura 9 A-F).
As concentrações foliares dos intermediários fosforilados G6P, G1P, F6P, P
i
e RuBP (Figura 10 A-E), também, pouco ou nada respondem à manipulação da
relação fonte:dreno. Apenas pequenas alterações na concentração de G1P foram
observadas, quando se comparam as duas épocas de avaliação (Figura 10 C).
5.7 Partição do
14
C fotossintético
A alteração da razão fonte:dreno não modificou, significativamente, a
partição de
14
C fotossintético incorporado nas frações aniônica, catiônica e neutra
(Tabela 4), à exceção de março, quando a absorção de
14
C na fração insolúvel foi
menor nas plantas parcialmente desfolhadas. Em função dos valores similares de
radioatividade total incorporada (Tabela 4), sugere-se que não tenha havido variações
na capacidade de fixação de CO
2
, independentemente dos tratamentos.
Cerca de 5% do
14
CO
2
foi incorporado na fração aniônica, que representa uma
estimativa da partição em ácidos orgânicos. Por outro lado, observou-se menor
partição do
14
C para a fração catiônica (que representa uma estimativa da partição em
aminoácidos), que variou de 9 e 13% da radioatividade incorporada na fração
solúvel. A partição de
14
CO
2
para a fração neutra (que representa uma estimativa da
partição em açúcares solúveis) foi cerca de 80% da radioatividade incorporada na
fração solúvel total. Na fração insolúvel (que representa uma estimativa da partição
em amido e parede celular), apenas 1,6% da radioatividade incorporada na fração
solúvel total foi observada, nas duas épocas avaliadas.
23
Figura 3 - Curso diurno da radiação fotossinteticamente ativa interceptada pelas
folhas (RFA) (A, B), da temperatura do ar (T
ar
) (C, D), da temperatura foliar (T
f
) (E,
F) e do déficit de pressão de vapor entre a folha e a atmosfera (δe) (G, H). As plantas
de café foram cultivadas em campo e submetidas a três tratamentos: 100% folhas e
0% de frutos, 100% folhas e 50% de frutos, e 50% folhas e 100% de frutos. Os dados
foram obtidos em janeiro de 2006 (esquerda) e em março de 2006 (direita), épocas
nas quais os frutos se achavam na fase linear de ganho de massa seca. Cada ponto
representa a média ± erro-padrão (n = 6). Quando não visível, a barra de erro-padrão
é menor que o tamanho do símbolo
C D
A
B
E F
Março
Janeiro
0
500
1000
1500
2000
2500
RFA (μmol m
-2
s
-1
)
0
500
1000
1500
2000
2500
RFA (μmol m
-2
s
-1
)
100% Folhas 0% Frutos
100% Folhas 50% Frutos
50% Folhas 100% Frutos
0.0
0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
δ
e (kPa)
30
34
38
42
46
T
f
(ºC)
0.0
0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
δ
e (kPa)
30
34
38
42
46
T
f
(ºC)
20
25
30
35
40
T
ar
(ºC)
20
25
30
35
40
T
ar
(ºC)
G H
24
Figura 4 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a taxa de
assimilação líquida de carbono (A) (A, B), condutância estomática (g
s
) (C, D), razão
entre a concentração interna e ambiente de CO
2
(C
i
/C
a
) (E, F) e composição isotópica
do carbono (δ
13
C) (G, H) em plantas de café cultivadas em campo. As plantas foram
distribuídas em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos (T1), 100% folhas e
50% de frutos (T2), e 50% folhas e 100% de frutos (T3). Cada ponto ou coluna
representa a média ± erro-padrão (n = 6). Nos retângulos internos às figuras, colunas
representam os valores cumulativos diários (8:00-16:00 h) de A, g
s
e C
i
/C
a
; valores
seguidos por letras distintas diferem estatisticamente entre si (p ≤ 0,05; teste de
Newman-Keuls). Asterisco (*) indica diferenças entre épocas de avaliação (p ≤ 0,05)
0
2
4
6
8
08:00 11:00 14:00 16:00
A (μmol m
-2
s
-1
)
T1
T2
T3
0
2
4
6
8
0.33333333 0.45833333 0.58333333 0.66666667
A (μmol m
-2
s
-1
)
A
(
mmol m
-2
d
-1
)
Janeiro
0
20
40
60
80
10 0
12 0
T1 T2 T3
b
a
ab
Março
0
20
40
60
80
100
120
T1 T2 T3
b
ab
a
A
(
mmol m
-2
d
-1
)
0
30
60
90
120
150
180
08:00 11:00 14:00 16:00
g
s
(mmol m
-2
s
-1
)
b
a
ab
g
s
(kmol m
-2
d
-1
)
0
30
60
90
120
150
180
0.33333333 0.45833333 0.58333333 0.66666667
g
s
(mmol m
-2
s
-1
)
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
T1 T2 T3
b
ab
a
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
T1 T2 T3
g
s
(kmol m
-2
d
-1
)
26
28
30
32
T1 T2 T3
δ
13
C (-‰)
b
a
b
26
28
30
32
T1 T2 T3
δ
13
C (-‰)
b
a
ab
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
C
i
/C
a
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
T1 T2 T3
a *
a *
a
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
C
i
/C
a
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
T1 T2 T3
a *
a
a *
A B
G H
C D
E F
25
Figura 5 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a eficiência
fotoquímica máxima do FSII - F
v
/F
m
(A-B), rendimento quântico do transporte de
elétrons -
φ
FSII
(C-D), eficiência de captura de energia de excitação pelos centros de
reação abertos do FSII - F
v
’/F
m
’ (E-F), coeficiente de extinção fotoquímica - q
P
(G-
H), e coeficiente de extinção não-fotoquímica - NPQ (I-J) em plantas de café. As
plantas foram distribuidas em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos (T1),
100% folhas e 50% de frutos (T2), e 50% folhas e 100% de frutos (T3). Os dados
foram obtidos em janeiro de 2006 e em março de 2006, épocas nas quais os frutos se
achavam na fase linear de ganho de massa seca. Cada ponto representa a média ±
erro-padrão (n = 6)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
08:00 10:00 13:00 16:00
F
v
/F
m
T1
T2
T3
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
08:00 10:00 13:00 16:00
F
v
F
m
Janeiro
Março
φ
FSI
I
φ
FSI
I
0.00
0.07
0.13
0.20
0.26
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
0.00
0.07
0.13
0.20
0.26
08:00h 10:00h 13:00 h 16:00 h
0.0
0.2
0.3
0.5
0.7
08:00 10:00 13:00 16:00
F
v
´/F
m
´
0.0
0.2
0.3
0.5
0.7
08:00 11:00 14:00 16:00
F
v
´/F
m
´
0.0
0.2
0.3
0.5
0.7
08:00 11:00 14:00 16:00
q
p
0
0.17
0.34
0.51
0.68
08:00 11:00 14:00 16:00
q
p
0.0
1.6
3.2
4.8
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
NPQ
0
1.6
3.2
4.8
08:00 h 10:00 h 13:00 h 16:00 h
NPQ
A B
C
D
E
H
F
I
J
G
26
Tabela 3 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a
concentração foliar de N total, área foliar específica (AFE), concentração de
clorofilas (Clo) totais (a + b), carotenóides totais (Car), razão Clo a:Clo b, proteína
total e aminoácidos (AA) totais em plantas de café cultivadas em campo. As plantas
foram distribuidas em três tratamentos: 100% folhas e 0% de frutos (T1), 100%
folhas e 50% de frutos (T2), e 50% folhas e 100% de frutos (T3). Os dados foram
obtidos em janeiro de 2006 e em março de 2006, épocas nas quais os frutos se
achavam na fase linear de ganho de massa seca. Cada ponto representa a média ±
erro-padrão (n = 6); valores seguidos por letras distintas diferem estatisticamente
entre si (p ≤ 0,05; teste de Newman-Keuls). Asterisco (*) indica diferenças entre
épocas de avaliações (p ≤ 0,05)
Tratamentos Parâmetros Época
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
N total (g kg
-1
MS) Janeiro
33,24 ± 0,84
a
31,35 ± 1,68
a
31,50 ± 2,08
a
Março
31,87 ± 1,83
a
28,31 ± 1,17
a
28,31 ± 2,26
a
AFE (m
2
kg
-1
MF) Janeiro
11,95 ± 0,44
a
11,96 ± 0,34
a
12,00 ± 0,35
a
Março
11,39 ± 0,39
a
12,39 ± 0,38
a
12,47 ± 0,34
a
Clo totais
(mmol kg
-1
MF)
Janeiro
2,39 ± 0,15
a
2,19 ± 0,13
a
2,13 ± 0,26
a
Março
2,57 ± 0,07
a
2,60 ± 0,28
a
2,04 ± 0,42
a
Car (mmol kg
-1
MF) Janeiro
0,46 ± 0,02
a
0,45 ± 0,01
a
0,42 ± 0,02
a
Março
0,46 ± 0,01
a
0,47 ± 0,03
a
0,38 ± 0,02
b
Clo a:Clo b Janeiro
2,80 ± 0,04
a
2,88 ± 0,08
a
2,91 ± 0,08
a
Março
2,96 ± 0,05
a
2,94 ± 0,13
a
2,99 ± 0,03
a
Proteína total
(g kg
-1
MF)
Janeiro
87,7 ± 5,2
a
80,2 ± 4,6
a
95,8 ± 6,7
a
Março
100,8 ± 6,1
a
103,3 ± 2,4
a
100,1 ± 6,7
a
AA totais
(mmol kg
-1
MF)
Janeiro
67,7 ± 5,4
a
54,2 ± 6,7
a
56,0 ± 7,0
a*
Março
52,7 ± 7,2
a
49,3 ± 5,1
a
38,3 ± 5,3
a*
27
Figura 6 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre as
concentrações foliares de glicose (A), frutose (B), sacarose (C) e amido (D), em
plantas de café cultivadas em campo. Cada coluna representa a média ± erro-padrão
(n = 6). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da
Figura 4 para outros detalhes
0
50
100
150
200
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Sacarose (mmol kg
-1
MF)
0
10
20
30
40
50
Glicose (mmol kg
-1
MF)
Janeiro
Março
0
10
20
30
40
50
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Amido (mmol equiv. glicose kg
-1
MF)
0
10
20
30
40
50
Frutose (mmol kg
-1
MF)
a
*
a
a
a
a
a
a
*
a
a
aa
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
*
A B
C
D
28
Figura 7 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas de
café, sobre as razões sacarose/aminoácidos (A), sacarose/hexoses (B),
hexoses/aminoácidos (C), amido/hexoses (D), amido/aminoácidos (E) e
amido/sacarose (F). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide
legenda da Figura 4 para outros detalhes
0
2
4
6
8
Sacarose/Hexoses
0.0
0.2
0.4
0.7
0.9
Amido/Hexoses
0.00
0.09
0.18
0.27
0.36
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Amido/Sacarose
a
a
aa
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
ab
a
b
a
0
2
4
6
8
Sacarose/Aminoácidos
Janeiro
Março
0.0
1.0
2.0
3.0
Hexoses/Aminoácidos
0.0
0.2
0.4
0.7
0.9
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Amido/Aminoácidos
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
aa
a
*
*
*
*
A B
C D
E
F
29
Figura 8 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas de
café, sobre as atividades foliares V
total
(A) e V
inicial
(C) e estado de ativação (E) da
carboxilase da ribulose-1,5-bisfosfato – Rubisco, e V
max
(B), V
sel
(D) e estado de
ativação (F) da sintase da sacarose fosfato - SPS. Cada coluna representa a média ±
erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Figura 4 para outros detalhes
Rubisco
0
9
18
27
36
45
54
V
total
(μmol CO
2
m
2
s
-1
)
Janeiro
Março
Rubisco
0
9
18
27
36
45
V
inicial
(μmol CO
2
m
2
s
-1
)
Rubisco
0
30
60
90
120
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
% Ativação
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
*
SP S
0
45
90
135
180
225
V
max
(mmol SAC kg
-1
MF min
-1
)
SP S
0
45
90
135
180
225
V
sel
(mmol SAC kg
-1
MF min
-1
)
SP S
0
30
60
90
120
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
% Ativação
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
B A
C D
E
F
30
Figura 9 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas de
café, sobre as atividades das enzimas desidrogenase do NADP: gliceraldeído-3-
fosfato - NADP-GAPDH (A), fosfatase da frutose-1,6-bisfosfato - FBPase (B),
fosforilase do amido - SPase (C), pirofosforilase da ADP-glicose - AGPase (D),
Invertase ácida - INV (E) e sintase da sacarose - SuSy (F). Cada coluna representa a
média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Figura 4 para outros detalhes
SP a se
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
μmol G1P kg
-1
MF min
-1
FBPase
0.0
0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
5.6
mmol F6P kg
-1
MF min
-1
AGPase
0
15
30
45
60
75
90
ηmol G1P kg
-1
MF min
-1
NADP-GAPDH
0
15
30
45
60
75
90
mmol GAP kg
-1
MF min
-1
Janeiro
Março
INV
0.0
0.1
0.1
0.2
0.3
0.4
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
μmol Sacarose kg
-1
MF min
-1
SuSy
0
0.8
1.6
2.4
3.2
4
4.8
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
μmol sacarose kg
-1
MF min
-1
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
aa
a
a
a
a
a
a
a
*
*
A
B
C D
F
E
31
Figura 10 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno, em plantas de
café, sobre as concentrações de glicose-6-fosfato - G6P (A), frutose-6-fosfato - F6P
(B), glicose-1-fosfato - G1P (C), ortofosfato - Pi (D) e ribulose-1,5-bisfosfato - RuBP
(E). Cada coluna representa a média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Figura 4
para outros detalhes
0
60
120
180
240
300
360
100% Folha
0 % Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
RuBP (μmol kg
-1
MF)
0
500
1000
1500
2000
2500
G6P (μmol kg
-1
MF)
Janeiro
Março
aa
a
a
a
a
0.0
0.8
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
5.6
100% Folha
0 % Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Pi (mmol kg
-1
MF)
aa
a
a
a
a
0
500
1000
1500
2000
2500
G1P (μmol kg
-1
MF)
a
a
a
a
a
a
*
*
*
0
500
1000
1500
2000
2500
F6P (μmol kg
-1
MF)
aaa
a
a
a
a
a
a
a
a
a
D C
B
E
A
32
Tabela 4 - Efeito da manipulação artificial na relação fonte:dreno sobre a partição do
14
C fotossintético em folhas de plantas de café cultivadas em campo. Valores de
radioatividade incorporada nas diferentes frações (aniônica = ácidos orgânicos;
catiônica = aminoácidos; neutra = açúcares solúveis totais; e insolúvel = amido e
componentes de parede celular) são expressos em kBq.m
-2
. Valores representam a
média ± erro-padrão (n = 6). Vide legenda da Tabela 3 para outros detalhes
Tratamentos Frações Época
100% Folha
0% Fruto
100% Folha
50% Fruto
50% Folha
100% Fruto
Aniônica Janeiro 100 ± 14
a
112 ± 18
a
103 ± 7
a
Março 97 ± 14
a
93 ± 7
a
97 ± 14
a
Catiônica Janeiro 192 ± 25
b
272 ± 44
ab
337 ± 24
a
*
Março 214 ± 23
a
184 ± 27
a
179 ± 14
a
Neutra Janeiro 1544 ± 215
a
1622 ± 308
a
1798 ± 112
a
Março 1733 ± 190
a
1613 ± 201
a
2048 ± 464
a
Insolúvel Janeiro 33 ± 4
a
* 37 ± 3
a
27 ± 3
a
Março 43 ± 2
a
39 ± 3
a
28 ± 4
b
Total Janeiro 1922 ± 123
a
2044 ± 365
a
2257 ± 164
a
Março 2088 ± 162
a
2146 ± 299
a
2536 ± 158
a
33
6. DISCUSSÃO
6.1 Crescimento e produção de frutos
As avaliações experimentais foram feitas durante a fase de crescimento ativo
do cafeeiro, que se estende de setembro a março, em Viçosa (Barros & Maestri,
1972, 1974; Mota et al., 1997; Amaral et al., 2001; Silva et al., 2004), período em
que as temperaturas foram elevadas e as chuvas abundantes Em função da
distribuição adequada das chuvas, é pouco provável que as plantas tenham sofrido de
déficit hídrico.
O padrão de crescimento do fruto, avaliado em base de massa fresca ou
volume, seguiu características de uma curva sigmoidal dupla, a exemplo do
observado por Cannell (1974, 1985), Castro (2002), Cavalari (2004) e Geromel
(2006). Porém, em base de massa seca, o crescimento do fruto foi tipicamente linear
logo após a fase chumbinho. Estes dados corroboram os de Clowes (1977), mas
contrastam com as observações de Cannell (1974, 1985) e de Castro (2002) nas quais
o padrão de crescimento dos frutos foi muito similar, independentemente se avaliado
com base na massa fresca, massa seca ou volume.
A redução na razão fonte:dreno acarretou decréscimos significativos na taxa
de crescimento dos ramos plagiotrópicos, no número de nós surgidos e no ganho de
área foliar, particularmente nas plantas do tratamento T3. Estes resultados confirmam
as observações de vários autores (e.g. Cannell, 1970, 1971 a, b, 1974; Barros et al.,
1997; Mota et al., 1997; Amaral et al., 2001, 2006), i.e., sob forte frutificação, os
frutos do cafeeiro tornam-se drenos preferenciais e são capazes de importar
assimilados de outras regiões da planta, restringindo o suprimento para os pontos
vegetativos e, por conseguinte, a expansão dos ramos. Registre-se que, nas primeiras
avaliações após a aplicação dos tratamentos, poucas foram as diferenças nas taxas de
crescimento e de número de nós surgidos entre as plantas parcialmente
desfrutificadas e aquelas com plena carga de frutos, conforme já observado por
Carvalho (1985). O fato de os frutos encontrarem-se na fase de chumbinho, quando
são considerados drenos metabólicos fracos (Maestri et al., 2001), pode largamente
explicar esse comportamento.
O incremento médio (39%) na massa seca de cada fruto das plantas de T2 em
relação às de T3, foi ligeiramente maior que o incremento (~25%) observado por
34
outros autores (Clowes & Wilson, 1977; Carvalho, 1985) trabalhando com cafeeiros
parcialmente desfrutificados. Conforme demonstrado por Vaast et al. (2006), quando
a carga de frutos é pesada, há competição por carboidratos entre os frutos, fato que
afeta fortemente o tamanho final do grão, a composição bioquímica e a qualidade da
bebida. Como um todo, esses resultados contrastam com os de Cannell (1974) e
Castro (2002), que observaram que o tamanho das sementes foi pouco afetado pela
carga de frutos e tampouco pelo desfolhamento parcial. Tomando-se essas
informações em conjunto, parece haver considerável plasticidade genotípica em café
arábica no que respeita ao tamanho (massa) do grão, em resposta a alterações da
razão fonte:dreno.
A razão área foliar:fruto, mesmo nas plantas de T2, foi consideravelmente
inferior aos cerca de 20 cm
2
de área necessários para suportar o desenvolvimento de
cada fruto de café (Cannell, 1985). Isso poderia largamente explicar a porcentagem
relativamente alta de frutos chochos, evidenciando que a planta não conseguiu levar
a cabo, de modo eficiente, o enchimento de todos os frutos. Plantas lenhosas, de
modo geral, ajustam sua carga de frutos à disponibilidade de carboidratos e de
minerais (Kozlowski & Pallardy, 1997), via aumentos da capacidade fotossintética e,
mais particularmente, via abscisão de frutos. Não obstante, os baixos porcentuais de
abscisão de frutos ora observados parecem corroborar a sugestão de Cannell (1985).
Segundo este autor, o cafeeiro produz poucas flores em seu ambiente nativo
sombreado e, portanto, não teria necessidade de desenvolver, ao longo de sua
evolução, mecanismos para manter sua carga de frutos balanceada com a
disponibilidade de carboidratos. Assim, o cafeeiro tende a levar a cabo o enchimento
de todos os frutos formados após a fase de expansão do fruto (Cannell, 1985).
Portanto, neste experimento, a falta de uma área foliar compatível com a carga pode
ter resultado na formação de frutos mal desenvolvidos. Isso deve concorrer para o
depauperamento do cafeeiro e para o desenvolvimento de ciclos bienais de produção
(DaMatta, 2004).
As concentrações de carboidratos nas folhas e nos ramos têm sido
freqüentemente consideradas para explicar as alterações nas taxas de crescimento
vegetativo, bem como na intensidade da frutificação do cafeeiro (Wormer &
Ebagole, 1965; Patel, 1970; Janardhan et al., 1971; Rena & Maestri, 1985; Amaral et
al., 2001, 2006). Assim, quanto maior a carga de frutos, menor o teor de amido nos
ramos, podendo até ocorrer o esgotamento total das reservas da planta na fase de
35
expansão rápida dos frutos (Wormer & Ebagole, 1965; Patel, 1970). Segundo
Priestley (1962), o amido é convertido em açúcar, principalmente nas ocasiões de
crescimento vegetativo intenso, quando as reservas são usadas para suportar a
atividade meristemática de ápices caulinares e também o crescimento de frutos.
Porém, neste trabalho, a alteração na razão fonte:dreno não produziu nenhum efeito
significativo nas concentrações de carboidratos e de açúcares fosforilados. Estes
resultados corroboram os de Castro (2002), que verificou que a desfrutificação pouco
ou nada alterou os teores de carboidratos na folha, bem como em ramos
plagiotrópicos.
6.2 Trocas gasosas e metabolismo do carbono
Os valores máximos de A (~6 μmol m
-2
s
-1
) observados neste trabalho foram
menores que os máximos (~12 μmol m
-2
s
-1
) já registrados para a espécie (Silva et al.,
2004), porém, similares aos de outros autores (e.g., Chaves, 2005; Araújo, 2006). As
taxas de trocas gasosas também foram maiores no início da manhã, quando a
temperatura é mais amena e δe menor, podendo alcançar valores negligenciáveis à
tarde, a exemplo de observações anteriores (e.g., Silva et al., 2004; Chaves, 2005;
Araújo, 2006). As correlações estreitas entre A e g
s
, particularmente na segunda
época de avaliação (r = 0,912; p < 0,001) (dados não mostrados), sugerem que
limitações estomáticas podem restringir grandemente a fotossíntese do cafeeiro.
Quando os frutos estavam no estádio de chumbinho, os tratamentos aplicados
não afetaram a magnitude das trocas gasosas (dados não mostrados). Possivelmente,
uma vez que as taxas de crescimento pouco foram afetadas no início do experimento,
em resposta à manipulação da relação fonte:dreno, aliado ao fato de os frutos,
naqueles estádios, serem fracos drenos metabólicos (Maestri et al., 2001),
explicariam a similaridade da magnitude das trocas gasosas entre as plantas
avaliadas. Por outro lado, durante a fase de ganho linear de massa seca dos frutos,
quando estes passam a ser drenos fortes, verificaram-se maiores valores cumulativos
diários de A nas plantas sem redução da carga de frutos em comparação com aquelas
em que a carga de frutos foi eliminada. Maiores valores de A, na medida em que a
carga de frutos aumenta, já foram relatados em café (Vaast et al., 2005; Franck et al.,
2006). Grande parte das diferenças em A pôde ser explicada em função de diferenças
em g
s
. Cumpre ressaltar que as diferenças em magnitude de A e g
s
, observadas em
medidas instantâneas, refletiram-se no longo prazo, a julgar-se pelos menores valores
36
de δ
13
C, na medida em que a razão fonte:dreno diminuiu. Maior discriminação
isotópica (menor δ
13
C) pode ser resultante de aumentos em g
s
ou redução em A
(Farquhar et al., 1989). Conquanto neste trabalho A aumentou nas plantas de T3, em
relação às de T1, (fato que, isoladamente, resultaria em valores menos negativos de
δ
13
C), sugere-se que, no longo prazo, o aumento de g
s
deve ter sido
proporcionalmente maior que o de A. Ademais, como δ
13
C reflete a disponibilidade
intracelular de CO
2
, sendo estreita e negativamnete correlacionada com a razão C
i
/C
a
(Farquhar et al., 1989), sugere-se também que o aumento em A deve ter ocorrido
principalmente em função de uma maior disponibilidade de CO
2
, e não de uma maior
capacidade mesofílica para fixar o CO
2
, conforme se evidenciará mais à frente.
Salienta-se, ainda, que maior g
s
se traduziu em incrementos na transpiração (dados
não mostrados), resultando em menor T
f
, conforme observado principalmente nas
horas mais quentes nas plantas de T3 em relação às de T1. Menor T
f
, por seu turno
pode concorrer para menores taxas respiratórias e fotorrespiratórias e, em última
análise, concorrendo para alargar as diferenças em A.
Ressalte-se que, provavelmente, diferenças de g
s
em resposta aos tratamentos
impostos não estiveram associadas com diferenças na disponibilidade de CO
2
, uma
vez que, em várias determinações, maiores valores de g
s
não foram acompanhados de
menores valores de C
i
/C
a
(Figura 4 C, E). Além disso, apesar de o estômato do
cafeeiro apresentar uma alta sensibilidade a δe (Nunes, 1988; DaMatta et al., 2002;
DaMatta, 2004), não se pôde associar diferenças de g
s
a δe, a julgar-se pelos
resultados mostrados nas Figuras 3 e 4. Portanto, resta demonstrar o(s) mecanismo
(s) que controlaria(m) o comportamento estomático diferencial ora observado, em
resposta à manipulação da razão fonte:dreno.
Apesar das diferenças em A entre as plantas dos três tratamentos, os valores
da razão F
v
/F
m
foram superiores a 0,8, indicando ausência de fotoinibição da
fotossíntese (Björkman & Demming, 1987). Além disso, as concentrações de
pigmentos fotossintéticos e N, e F
v
’/F
m
’, q
p
e
φ
FSII
mantiveram-se inalterados,
independentemente dos tratamentos, indicando que houve capacidades similares de
absorção e de eficiência do uso da radiação para a fotossíntese (Ishida et al., 1999).
Por conseguinte, as diferenças em A não estiveram associadas com as reações
fotoquímicas da fotossíntese.
37
Em maçã, Fujji & Kennedy (1985) observaram aumentos em A, mas sem
alteração de g
s
, quando as plantas foram submetidas a uma redução na razão
fonte:dreno. Por outro lado, Wünsche et al. (2005) observaram, também em maçã,
que A e g
s
aumentaram linearmente com o aumento da carga de frutos. No entanto,
contrariamente ao verificado neste trabalho, Wünsche et al. (2005) detectaram
acúmulo de amido nas folhas de plantas com menor carga de frutos. Resultados
similares foram também obtidos em manga (Urban et al., 2004). A formação de
amido nos cloroplastos e o desvio do CO
2
fixado para a síntese de amido podem
causar, respectivamente, decréscimo na atividade catalítica da rubisco e inibição da
síntese de sacarose, que, por sua vez, limitaria a fotossíntese por meio da restrição de
fosfato para os cloroplastos (Stitt, 1991). Adicionalmente, o acúmulo de amido, em
plantas com baixa atividade de drenos, pode, parcialmente, limitar a fotossíntese, via
maior resistência à difusão do CO
2
, desde os espaços intercelulares até o estroma
(Sawada et al., 2001; Iglesias et al., 2002). Em qualquer caso, neste trabalho as
concentrações foliares de amido, assim como a atividade da AGPase, foram baixas
(cf. Praxedes et al., 2006; Ronchi et al. 2006); como também a partição de carbono
para a sua biossíntese, independentemente dos tratamentos. Assim, é pouco provável
que as diferenças em A aqui observadas tenham alguma relação com os teores de
amido. Com efeito, é também pouco provável que outras alterações metabólicas, em
resposta à manipulação da razão fonte:dreno, tenham tido papel de destaque na
modulação das taxas de fotossíntese, porquanto (i) as concentrações de hexoses,
sacarose e de intermediários fosforilados (G1P, G6P, F6P, Pi, RuBP), (ii) as
atividades das enzimas que regulam o metabolismo de carbono (e.g. SPS, FBPase e
AGPase) e a rubisco, (iii) o estado de ativação da SPS e da rubisco, (iv) e a partição
do carbono pouco ou nada responderam aos tratamentos aplicados. Ressalte-se que,
nos experimentos sobre fluxo metabólico, tinha-se uma concentração de CO
2
saturante (~5%) e, portanto, as limitações difusivas, nessa condição, devem ser
mínimas. Conseqüentemente, a incorporação similar de
14
C nos tecidos
fotossintéticos pode ser tomada como evidência de que a capacidade fotossintética
não foi afetada pelos tratamentos impostos. Analisados em conjunto, os presentes
resultados indicam que o aumento em A, na medida em que a razão fonte:dreno
diminuiu, foi largamente independente da fotoquímica e da bioquímica da
fotossíntese, sendo governado, fundamentalmente, por maior disponibilidade interna
de CO
2
associado a maior g
s
.
38
Considerando-se as diferenças em A entre as plantas analisadas, e as
similaridades nas concentrações de sacarose e de outros carboidratos (como também
na partição de
14
C) entre elas, sugere-se que as taxas de exportação de assimilados
tenham sido maiores com a redução da razão fonte:dreno. Usualmente, maior taxa de
exportação está associada com maior atividade (ou ativação) da SPS (Praxedes et al.,
2006), porém neste trabalho, isto não foi observado.
De modo geral, os resultados permitem sugerir que a redução na razão
fonte:dreno proporcionou restrição significativa no crescimento vegetativo dos ramos
plagiotrópicos. Comparando-se as plantas de T2 com as de T3, o maior crescimento
associado com a maior massa seca e menor porcentagem de abscisão de frutos fez
aumentar a força do dreno nas primeiras, o que explicaria, em parte, o
comportamento similar das trocas gasosas entre as plantas de T2 e de T3, a despeito
das diferenças substanciais na razão fonte:dreno entre elas, quando os tratamentos
foram aplicados. Apenas quando se comparam os tratamentos mais contrastantes (T1
x T3), pôde-se observar diferenças significativas na magnitude das trocas gasosas. A
redução de A com o aumento da razão fonte:dreno foi, contudo, largamente
dissociada de retroinibição da fotossíntese decorrente do acúmulo de carboidratos.
Estes resultados estão em franco contraste com o quê vem sendo publicado na
literatura sobre manipulação da relação fonte-dreno. Em conjunto, os resultados
indicam que a redução na razão fonte:dreno pode afetar positivamente a fotossíntese,
via aumentos na condutância estomática, porém sem alterar a fotoquímica e a
bioquímica da fotossíntese durante a fase de rápido crescimento dos frutos do
cafeeiro.
39
7. CONCLUSÕES
A manipulação da razão fonte:dreno, via desfolhamento e desfrutificação
controlados, acarretou forte competição entre os crescimentos vegetativo e
reprodutivo, bem como competição entre frutos. As evidências apresentadas indicam
que o aumento em A, quando a razão fonte:dreno foi mais reduzida, foi associada
fundamentalmente a efeitos estomáticos, sem qualquer alteração aparente na
capacidade mesofílica de fixação do CO
2
durante a fase de rápido crescimento dos
frutos do cafeeiro.
40
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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