bioquimica da fotossintese de plantas xerófitas, Manuais, Projetos, Pesquisas de Bioquímica

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INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ - IFPR

CURSO DE ENGENHARIA AGRONÔMICA

DANIELI ANDRIA, MARIA CRISTINA DANGUI,CARLA VITÓRIA

JULIA FRAGOSO

BIOQUÍMICA DA FOTOSSÍNTESE EM PLANTAS XERÓFITAS

PALMAS - PR

RESUMO

A fotossíntese em plantas xerófitas, que se adaptaram a ambientes secos e áridos, revela características distintas em comparação com as plantas que prosperaram em condições mais úmidas. A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas transformam a energia química, geralmente sob a forma de glicose, utilizando dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). As plantas xerófitas devem otimizar a eficiência da fotossíntese para sobreviver em locais onde a água é escassa. Essas plantas xerófitas exibem adaptações tanto bioquímicas quanto anatômicas que lhes permitem executar a fotossíntese de maneira eficaz em ambientes áridos. Estas adaptações têm como objetivo principal a conservação de água, a minimização da perda de água por transpiração e a otimização da fixação de CO2, a fim de maximizar a produção de energia em cenários desafiadores.

norte de Minas Gerais. O bioma predominante nessa região é a caatinga, que apresenta uma vegetação xerófila adaptada às condições de clima seco e árido. Figura 2: Exemplo de paisagem semiárida Fonte: www.piauíhoje.com De acordo com Barbosa (2015), às plantas xerófitas utilizam diversos mecanismos para manter um elevado potencial de água nos tecidos, alcançado pela absorção de água e pela redução da perda de água por transpiração. Para aprimorar a absorção de água, essas plantas podem desenvolver estratégias como o aprofundamento ou expansão do sistema radicular, aumento da condutividade hidráulica e osmorregulação nas raízes. Figura 3: Exemplos de sistemas radiculares de algumas plantas cactáceas Fonte: www.google.com Para reduzir as perdas de água, incluindo a transpiração, as plantas xerófitas adotam medidas como a diminuição da condutância da epiderme por meio do espessamento da cutícula, a redução da absorção de radiação (por meio de pelos e camadas de cera), e a redução da área foliar e do número de estômatos.

As cactáceas, como a palma forrageira (Opuntia ficus-indica e Nopalea cochenillifera), o mandacaru (Cereus jamacaru) e o xiquexique (Pilocereus gounellei), adotam o mecanismo de manter um potencial de água elevado nos tecidos através da abertura noturna dos estômatos. Esse controle estomático é particularmente significativo, uma vez que a maior parte das perdas de água nas plantas ocorre através dos estômatos (cerca de 90%). Quanto à adaptação dos estômatos, as plantas apresentam variações no número e no tamanho dos estômatos, muitas vezes reduzindo-os. Além disso, os estômatos podem estar predominantemente localizados na face dorsal, ou seja, na parte de cima das folhas (abaixo ou superior), e o mecanismo de regulação dos estômatos está intimamente relacionado à sensibilidade da planta. Figura 4: Abertura estomáticas Fonte: www.agrolink.com.br 2.0 MATERIAIS E MÉTODOS Material vegetal - Seis folhas maduras de seis indivíduos diferentes para que cada uma das três cultivares de Furcraea seja coletada em fincas produtoras, localizadas nos departamentos de Antioquia e Narino (Colômbia). Os cultivares foram relacionados aos produtores como: Ceniza, Negra Común e Una de Águila, os quais foram identificados com base na literatura taxonômica e coleções de herbários como Furcraea cabuya Trel., Furcraea gigantea Vent. e Furcraea macrophylla Baker respectivamente. As coleções botânicas foram testadas no Herbário da Universidade de Antioquia (HUA) sob os códigos de herbário 213358, 213359, 213360, 213361 e 213362.

Preparação de placas - A lâmina foliar foi estudada em três segmentos (base, meio e ápice) e cada um deles, por sua vez, se dividiu em duas regiões (medial e distal), de onde se obtuvo frações das faces abaxiais, adaxiais e centrais da folha. As frações das folhas previamente fijadas e preservadas, foram seccionadas em fragmentos de 0,5 cm de comprimento aproximadamente, as quais foram desidratadas em uma série de álcoois em grau ascendente seguindo o protocolo de Ruzin (1999) com modificações feitas pelos autores. As modificações consistiram em um esclarecimento inicial com Histochoice®, e posteriormente embebido em uma mistura de Histochoice®/parafina em uma série onde as proporções de parafina foram aumentadas até que finalmente fosse embebido em parafina pura durante 16 horas a 55 ºC. Serão feitas seções longitudinais e transversais, com grosores de 8-10 μm em micrótomo rotatório Leica RM2125 armado com cuchillas de perfil estreito Leica 819, para serem posteriormente coloridas. As placas com os cortes anatômicos foram vistas em um microscópio óptico Olympus BH-2 e as fotografias foram feitas usando a câmera digital Olympus E-620. Coloração e histoquímica - As seções obtidas foram coloridas com Safranina O e Alcian Blue segundo o protocolo de Tolivia e Tolivia (1987). Para descrições adicionais, as seções também foram coloridas com a tintura do ácido periódico de Schiff (PAS) e ácido toluidina segundo Yeung & Saxena (2005) e Ruzin (1999). As descrições anatômicas foram realizadas de acordo com a terminologia proposta por Alonso (2011), Dickison (2000), Evert (2006), Roth (1976) e o Leaf Architecture Working Group (1999). 3.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES As xerófitas geralmente têm adaptações anatômicas, como folhas modificadas, tricomas e estômatos especializados. Essas estruturas ajudam a reduzir a perda de água por transpiração, permitindo que as plantas conservem a umidade. Via C4 e MAC: Muitas xerófitas utilizam vias metabólicas alternativas para a fixação de CO2, como a via C4 e a via CAM ( Metabolismo Ácido das Crassuláceas). Essas vias são

mais eficientes em condições de altas temperaturas e baixa disponibilidade de água. Elas minimizam a abertura dos estômatos durante o dia para evitar a perda excessiva de água. Assim como outras plantas, as xerófitas também contêm pigmentos fotossintéticos, como clorofila a e b, que capturam a luz solar. No entanto, essas plantas podem ter proporções diferentes de pigmento ou concentrações mais altas para melhorar a eficiência da captura de luz. Esses tipos de plantas fizeram adaptações significativas em sua estrutura, como no Ciclo de Calvin, esse, é responsável pela parte da fotossíntese em que o CO2 é fixado e convertido em açúcares. Plantas xerófitas podem ter adaptações bioquímicas neste ciclo que melhoram a eficiência da fixação de CO2 em baixas umidades, isso inclui mecanismos para minimizar a perda de água durante este processo. De uma maneira quase que geral, algumas xerófitas armazenam água em seus tecidos durante a noite e realizam a fotossíntese durante o dia. Isso ajuda a evitar a perda excessiva de água durante o processo fotossintético. Essas plantas também desenvolveram mecanismos de fotoproteção para proteger seus sistemas fotossintéticos da radiação solar intensa dos ambientes áridos em que se encontram. Isso inclui a produção de compostos antioxidantes, como carotenóides, que ajudam a dissipar o excesso de energia luminosa e prevenir danos oxidativos. 4.0 CONCLUSÃO As adaptações bioquímicas e anatômicas que essas plantas desenvolveram são cruciais para a sua sobrevivência e sucesso em condições de baixa umidade e disponibilidade limitada de água. As plantas xerófitas demonstram uma capacidade notável de conservar água e otimizar a eficiência da fotossíntese. Isso é alcançado por meio de estratégias como