Efeitos da Alta Concentração Atmosférica de CO2 …Emerson Alves da Silva Proc. 12/08875-3...

Emerson Alves da Silva

Proc. 12/08875-3

Secretaria do Meio Ambiente

Instituto de Botânica

Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e BioquímicaInstituto de Botânica

Efeitos da Alta Concentração Atmosférica de CO2 em Câmaras de Topo

Aberto e Sistema FACE sobre a Fotossíntese e os Mecanismos Naturais de Resistência do Cafeeiro à Ferrugem

EQUIPE

Dr. Emerson Alves da Silva - IBt/SP

Dra. Marcia Regina Braga – IBt/SP

Dra. Raquel Ghini – Embrapa Meio Ambiente

Eunice Batista Reis – Aluna de Doutorado PPG IBt

Dr. André Torre Neto – Embrapa Instrumentação

Financiamento

Auxílio Reg.12/08875-3

Embrapa – Instituto de BotânicaFACE

Efeitos da Alta Concentração Atmosférica de CO2 em Câmaras de Topo Aberto e Sistema FACE sobre a Fotossíntese e os Mecanismos

Naturais de Resistência do Cafeeiro à Ferrugem

Perspectivas:

- 1º Experimento com Café x Alto CO2 – OTC e FACE;

- 2 cultivares (Catuaí e Obatã) x 2 [CO2] x infectadas e ñ-infectadas

(Hemileia vastatrix - Ferrugem do Cafeeiro);

- Sazonalidade favorável (verão úmido/quente E inverno seco/frio);

- Importância econômica do Café e influência econômica da Ferrugem

EXPERIÊNCIAS DO GRUPO

AIDAR, M. P. M. ; MARTINEZ, C. A. ; COSTA, A.C.; COSTA, P.M.F.; DIETRICH,

S.M.C.; BUCKERIDGE, M.S. Effect of atmospheric CO2 enrichment in the establishment of jatobá

seedlings (Hymenaea courbaril L. - Caesalpinaceae). Biota Neotropica, Campinas, v. submit, n.v2-1,

p. 1-10, 2002.

SOUZA, A.P.; GASPAR, M.; SILVA, E. A. ; ULIAN, E.C. ; WACLAWOVSKY, A.J. ; NISHIYAMA-JR,

M. ; SANTOS, R.V. ; TEIXEIRA, M.M.; SOUZA, G.M.; BUCKERIDGE, M. S. Elevated CO2

increases photosynthesis, biomass, productivity and modifies gene expression in sugarcane. Plant,

Cell and Environment, v. 31, p. 1116-11127, 2008.

KRETZSCHMAR, FERNANDA DOS SANTOS ; AIDAR, M ; SALGADO, I ; BRAGA, M ; AIDAR, M.

P. M. ; SALGADO, IONE ; BRAGA, M. R. ; BRAGA, MARCIA REGINA . Elevated CO2 atmosphere

enhances production of defense-related flavonoids in soybean elicited by NO and a fungal elicitor.

Environmental and Experimental Botany, v. 65, p. 319-329, 2009.

OLIVEIRA, V. F.; ZAIDAN, L. B. P.; BRAGA, M. R. ; AIDAR, M. P. M.; CARVALHO, M. A. M. .

Elevated CO2 atmosphere promotes plant growth and inulin production in the cerrado species

Vernonia herbacea. Functional Plant Biology (Print), v. 37, p. 223-231, 2010.

OLIVEIRA, V. F.; SILVA, E. A.; ZAIDAN, L. B. P.; CARVALHO, M. A. M. . Effects of elevated CO2

concentration and water deficit on fructan metabolism in Viguiera discolor Baker. Plant Biology

(Stuttgart), v. 14, p. 1-12, 2012.

GÓRIA, MARINA MELONI ; Ghini, Raquel ; Bettiol, Wagner. Elevated atmospheric CO2

concentration increases rice blast severity. Tropical Plant Pathology (Impresso), v. 38, p. 253-257,

2013.

Pesquisa Fapesp 211 – Set 2013 Carlos Fioravanti

1. Experimento sob condições climáticas controladas em estufas do tipo “Open top chambers” (OTCs)

2. Experimento em FACE (Free-air CO2 enrichment) na Embrapa Meio Ambiente - Jaguariúna-SP

Avaliar os efeitos de elevadas concentraçõesatmosféricas de CO2 sobre:As respostas fotossintéticas e de resistêncianatural e induzida em cultivares de café(Coffea arabica L.) com diferentes grausresistência à ferrugem, mantidos sobcondições de laboratório em câmaras de topoaberto (OTCs) e de campo em sistema FACE.

OBJETIVOS

Coffea arabica cv. Catuaí IAC 144 e

Obatã vermelho IAC 1669-20 germinados em casa de vegetação

Transferidos aos 6/7 pares de folhas p/

vasos com substrato Plantmax ®Café

Curvas A x RFA (IRGA Li-Cor 6400 XT)

16 dias

22 dias

32 dias

68 dias

82 dias

96 dias

Carboidratos

*Açúcares solúveis totais

*Açúcares redutores

*Amido

18 dias

39 dias

25 dias

82 dias

96 dias

*Monossacarídeos *Oligossacarídeos

(HPAEC/PAD 18 dias

Cultivados em OTCs *380 ppm CO2*760 ppm CO2

101dias

Ensaio em OTC´s (mai/jul 2012)

Inoculação com esporos de H. vastatrix raça II(suspensão urediniospóros 200mg/mL)

Aos 16 dias de cultivo em OTC

Coletas de folhas nos tempos: 0h, 24h, 48h , 96h, 7d, 14d e 28dias após inoculação

Congresso Fisiologia Vegetal 2013

Inoculação natural por H.vastatrix presente noambiente

Determinações mensaisde taxas de trocas gasosasde 3 plantas de cada cv. 2anéis/tratamento

(380 ppm e 550ppmCO2) utilizando IRGALiCor 6400 XT

estação seca (maio –agosto)estação úmida (outubro-janeiro)2012 e 2013

Coletas mensais de folhasp/ análises

Maceradas N líq.,liofilizadas earmazenadas em freezer(-20ºC)

Ensaio no FACE iniciado em novembro de 2011

Marcadores de resistência induzida

Determinação da atividade de peroxidases

(Urbanek et al., 1991)

Determinação da atividade de quitinases

(Wirth & Wolf ,1990)

Determinação de fenóis solúveis

totais (Swain & Hillis, 1959)

Determinação de lignina

(Stadnik & Buchenauer, 2000)

Determinações nos cafeeiros cultivados em OTCs e em FACE

Metabolismo

C e N

AST(Dubois,1956)

AR(Somogyi-Nelson, 1946)

Amido(Amaral et al.,2007)

Análise qualitativa dos carboidratos

solúveis HPLC (Carvalho et al., 1997)

Análises de discriminação isotópica de

carbono

Razão C/NAnálise do perfil

metabólico (Roessner et al. 2001

modificado)

Determinações nos cafeeiros cultivados em OTCs e em FACE

0

5

10

15

20

Am

ax,

(µm

ol

m-2

s-1)

Catuaí 380ppm Obatã 380ppm

Catuaí 760ppm Obatã 760ppm

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

16d 22d 32d 68d 82d 93d

DF

FF

A, (µ

mo

l m

-2 s

-1)

Dias

Taxa assimilação líquida máxima (Amax) de carbono e pontos de compensação (PC) e saturação (PS) luminoso de plantas de cafeeiros arábica das cultivares Catuai (CAT) e Obatã (OBA), submetidos às atmosferas de 380 e 760ppm de CO2.

Resultados : 1º ensaio em OTC´s (mai/jul 2012)

• Os maiores valores médios de Amax foram aos 16 dias de cultivo sob ↑[CO2]atm .

• As curvas A x RFA indicaram RFAsat de 800

µmol fótons m-² s-¹ para as duas cultivares sob

↑[CO2]atm;

• Sob atmosfera ambiente os valores foram em média de

600µmol fótons m-2 s-1.

20

22

24

26

28

30

32

34

36

18 25 46 82 96

D

DIA

CATUAI 380

CATUAI 760

OBATA 360

OBATA 760

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

18 25 46 82 96

%

N

DIA

CATUAI 360

CATUAI 760

OBATA 360

OBATA 760

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0

24,0

18 25 46 82 96

C/N

DIA

CATUAI 360

CATUAI 760

OBATA 360

OBATA 760

Razão C/N, %N e Discriminação Isotópica do Carbono (D) - OTCs

Maior acúmulo de AST eAR (até 39d) em geral;

sob ↑[CO2]atm CAT tende aacumular + AS enquantoOBA acumula + amido;

Aos 18 dias o incrementode Sacarose é maior emOBA independente de[CO2]atm

Perfil Oligo e Monossacarídeosaos 25d, 39d, 82d e 96d = dadosestão em análise!

Catuaí 380ppm Obatã 380ppm

folhas folhas com

lesões

nº lesões

esporuladas/

folha

folhas folhas com

lesões

nº lesões

esporuladas/

folha

94 ± 29 24 ± 14 24,7 ± 17,7 82 ± 23 0 0

Catuaí 760ppm Obatã 760ppm

folhas folhas com

lesões

nº lesões

esporuladas/

folha

folhas folhas com

lesões

nº lesões

esporuladas/

folha

92±21 23±12 24,8±18,9 83±14 0 0

Resultados : 2º ensaio em OTC´s (mar/abr 2013)

Ferrugem !!!

0

2

4

6

8

10

12

14

16

A, µ

mol

CO

2. m

-². s-

¹Resultados: Fotossíntese de cafeeiros Catuaí e Obatã cultivados

em FACE

Em andamento... Atividades Status

Experimento OTC´s (2º ensaio 2013)

Determinações bioquímicas Em curso

Experimento FACE

Determinações gasosas Em curso

(Jan/2014)

Determinações bioquímicas

Isotopia de carbono

Carboidratos

Em curso

(Jul/2014)

Inicio de Tese de Doutorado – Rodrigo Fazani Sanches

Interação Alto CO2 x disponibilidade hidrica – FACE

Colaboração Internacional com CIFC – Oeiras – Portugal.

FEV 2014

Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Bioquímica – Instituto de Botânica

Contato: easilva@ibot.sp.gov.br; emesilva74@gmail.com;