ModulaÃÃo da fotossÃntese por aÃÃcares e deficiÃncia hÃdrica em plantas de cana-de-aÃÃcar / Modulation of photosynthesis by sugars and water stress in plants of cane sugar

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

31/08/2012

RESUMO

A cana-de-aÃÃcar possui importÃncia mundial por armazenar grande quantidade de sacarose no colmo. Entretanto, sua produtividade à limitada por regulaÃÃo negativa na taxa fotossintÃtica modulada pela acumulaÃÃo de aÃÃcares no colmo (diminuiÃÃo na forÃa de dreno) ou pela acumulaÃÃo nas folhas (âfeedbackâ negativo). Outro fator responsÃvel pela reduÃÃo na fotossÃntese e acumulaÃÃo de sacarose no colmo à a presenÃa de deficiÃncia hÃdrica. Os mecanismos envolvidos com a reduÃÃo na produÃÃo de sacarose por acumulaÃÃo de aÃÃcares e seca ainda nÃo foram completamente esclarecidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar os processos de inibiÃÃo da fotossÃntese e alteraÃÃes no metabolismo de aÃÃcares induzidos por aÃÃcares e deficiÃncia hÃdrica em plantas de cana-de-aÃÃcar. Para tanto, foram realizados dois estudos com plantas de cana-de-aÃÃcar com quatro meses de idade. No primeiro, foi aplicada soluÃÃo exÃgena de sacarose (50 mM) nas folhas expandidas de plantas mantidas em condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo, seguidos de experimentos de dose e tempodependente de sacarose em segmentos foliares e finalizado por um experimento com aplicaÃÃo de aÃÃcares exÃgenos (sacarose, glicose e frutose 50 mM) nas folhas expandidas de plantas mantidas em condiÃÃes ambientais controladas em cÃmara de crescimento (fitotron). No segundo estudo, as plantas foram submetidas à suspensÃo de rega por cinco dias em duas condiÃÃes ambientais: casa de vegetaÃÃo com condiÃÃes naturais de temperatura elevada, alto dÃficit de pressÃo de vapor e alta densidade de fluxo de fÃtons fotossintÃticos (estresse severo) e o segundo em condiÃÃes controladas no fitotron (estresse moderado). A aplicaÃÃo de sacarose exÃgena causou mudanÃas no metabolismo de aÃÃcares [alteraÃÃo nos nÃveis de aÃÃcares e atividade de invertase Ãcida solÃvel (SAI) e neutra (NI), sintase de sacarose (SuSy) e sintase de sacarose fosfato (SPS)]. A sacarose causou forte reduÃÃo na assimilaÃÃo de CO2 e em parÃmetros da atividade do fotossistema II. Quando comparada com glicose e frutose, a sacarose causou maior reduÃÃo na fotossÃntese mÃxima, velocidade mÃxima de carboxilaÃÃo da PEPcase (Vpmax) e taxa mÃxima de regeneraÃÃo de PEP (Vpr). AlÃm disso, a sacarose causou forte inibiÃÃo na atividade de Rubisco, diminuiÃÃo no seu estado de ativaÃÃo e reduÃÃo em sua concentraÃÃo (expressÃo), enquanto que a atividade in vitro de PEPcase nÃo foi alterada. A deficiÃncia hÃdrica causou reduÃÃo das taxas fotossintÃticas com decrÃscimos dos parÃmetros de trocas gasosas e de fotoquÃmica, sugerindo limitaÃÃes estomÃticas e nÃo estomÃticas da fotossÃntese. As trocas gasosas foram mais afetadas nas condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo em comparaÃÃo com o ambiente controlado. O tratamento de seca causou aumentos nos nÃveis de aÃÃcares solÃveis nas folhas apenas em condiÃÃes ambientais naturais e sob condiÃÃes controladas este tratamento gerou aumentos das atividades de NI e SPS enquanto que as atividades de SuSy e SPS em folhas nÃo foram alteradas. A fotossÃntese mÃxima foi diminuÃda acompanhando os decrÃscimos de Vpmax e Vpr, que foram associadas com diminuiÃÃo nas atividades e expressÃes de PEPcase e Rubisco. Diante dos resultados, concluise que sacarose modula negativamente a fotossÃntese em cana-de-aÃÃcar por exercer uma regulaÃÃo na expressÃo e atividade de Rubisco. Esse efeito induz uma reduÃÃo na taxa de carboxilaÃÃo in vivo de PEPcase provavelmente por um mecanismo indireto via modulaÃÃo da enzima. Por outro lado, a seca modula negativamente a fotossÃntese por mecanismos distintos, afetando as expressÃes e atividades de PEPcase e Rubisco que refletem em reduÃÃo nas taxas de carboxilaÃÃo do PEP. Nas duas situaÃÃes estudadas nÃo foi possÃvel elucidar o papel das mudanÃas no metabolismo de aÃÃcares na regulaÃÃo da fotossÃntese. Portanto, o presente estudo nÃo conseguiu elucidar como sacarose e/ou hexoses modificam a expressÃo e atividade de Rubisco e a seca altera as expressÃes e atividades de PEPcase e Rubisco.

ASSUNTO(S)

co2 assimilation saccharum spp estresse hÃdrico sacarose assimilaÃÃo de co2 saccharum spp bioquimica sucrose water stress cana-de-aÃÃcar - produtividade sacarose fotossÃntese plantas - assimilaÃÃo

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