Radiação UV-B e adubação silicatada sobre a morfologia, fisiologia e bioquímica de dois genótipos de Theobroma cacao L. (Malvaceae)

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dc.contributor.advisor1Milanez, Camilla Rozindo Dias
dc.contributor.authorZanetti, Leonardo Valandro
dc.contributor.referee1Cuzzuol, Geraldo Fastini
dc.contributor.referee2Falqueto, Antelmo Ralph
dc.contributor.referee3Araújo, Anderson Geyson Alves de
dc.contributor.referee4Mengarda, Liana Hilda Golin
dc.date.issued2017-08-24
dc.description.abstractSeveral studies report the ultraviolet-B (UV-B) damaging effects on the growth and fundamental physiological processes from several species of cultivated plants. However, species have variable sensitivity to UV-B radiation, and silicon (Si) can act as reliever agent stress caused by this type of radiation, resulting in some cases in increased growth. Cacao (Theobroma cacao L.) is considered one of the most important perennial crops because its seeds are the raw material for chocolate production. The cacao crop that is traditionally held in the shade, has given rise to growing in full sun, due to the higher productivity of plants in this condition, however, with higher maintenance costs. The plants in full sun are fully exposed to UV-B radiation which can damage the plant development. Technologies that enable higher performance of plants to stressful conditions is of great interest to producers, and in this context, silicon appears to be promising for presenting positive effects on plants in various environmental stresses. Based on growth, foliar anatomy and physiological and biochemical changes, the effects of UV-B radiation on leaves of two cacao genotypes (Catongo and PH16) with contrasting anthocyanin coloration were evaluated. Identified the most susceptible genotype to UV-B, it was determined the interactive effects of this radiation with plants fertilized with silicon, in order to determine a possible Si actions as reliever agent to UV-B. Finally, we investigated the location, morphology and chemical composition of the leaf crystals found in genotypes Catongo T. cacao, verifying the possible composition of some silicate crystals. For this, cacao seedlings of two genotypes, Catongo and PH16, were kept in controlled growth conditions for 42 days, being submitted to two levels of UV-B (0 and 3 KJ m-2 day-1 ) and two concentrations of Si at fertilization (0 and 2 mM). The Catongo genotype was characterized as the most susceptible and was therefore the genotype selected to evaluate the effect of Si on plants exposed to UV-B radiation. Leaf growth, foliar anatomy, gas exchange, chlorophyll fluorescence, photosynthetic pigments, polyphenols, soluble carbohydrates, lignin, mucilage, antioxidant enzymes, hydrogen peroxide and malondialdehyde content and silicon content were analyzed. In addition, leaf sections and isolated crystals were analyzed by means of transmissible and polarized light microscopy and scanning electron microscopy, and crystals chemical composition was determined by histochemical tests, X-ray microanalysis and Raman spectroscopy. The data showed that both genotypes suffered leaf damage with exposure to UV-B radiation, however it was more evident in the Catongo genotype, which showed a high energy cost with metabolic alterations. In contrast, the PH16 genotype showed tolerance to UV-B radiation, presenting higher energy efficiency with a high biomass gain. The evaluation of Si effect on Catongo plants submitted to UV-B, showed that the silicate fertilization acted in a regulated way with the radiation, providing energy savings by reducing carbon consumption from respiration and productions the chlorophyll pigments, anthocyanins, flavonoids and phenols, leading to a greater accumulation of biomass. Finally, the investigations related to the T. cacao leaf crystals revealed a high diversity of shapes and chemical composition on the observed crystals such as calcium oxalate, silica or a mixture of these two.
dc.description.resumoVários estudos relatam os efeitos prejudiciais da radiação ultravioleta-B (UV-B) sobre os crescimento e processos fisiológicos fundamentais de diversas espécies de plantas cultivadas. Entretanto, as espécies apresentam sensibilidade variável à radiação UV-B e, o silício (Si) pode atuar como agente amenizador do estresse causado por esse tipo de radiação, resultando, em alguns casos, em incremento de crescimento. O cacaueiro (Theobroma cacao L.) é considerado uma das culturas perenes mais importantes devido as suas sementes serem a matéria prima para produção do chocolate. O cultivo do cacaueiro que, tradicionalmente, é realizado à sombra, tem dado lugar ao cultivo a pleno sol, devido a maior produtividade das plantas nesta condição, porém, com maiores custos de manutenção. As plantas a pleno sol ficam totalmente expostas à radiação UV-B a qual pode prejudicar o desenvolvimento vegetal. Tecnologias que possibilitem maior desempenho das plantas às condições estressantes são de grande interesse para os produtores, e nesse contexto, o Si o parece ser promissor por apresentar efeitos positivos sobre as plantas nas diversas tensões ambientais. No presente trabalho, baseando-se no crescimento, anatomia foliar e alterações fisiológicas e bioquímicas, avaliaram-se os efeitos da radiação UV-B sobre mudas de dois genótipos de cacaueiro (Catongo e PH16) com folhas de coloração antociânica contrastante. Identificado o genótipo mais suscetível à UV-B, determinou-se os efeitos interativos desta radiação com plantas adubadas com Si, buscando uma possível ação do Si na redução do estresse por UVB. Ao final, investigou-se a localização, morfologia e composição química dos cristais foliares encontrados no genótipo Catongo de T. cacao, verificando-se a possível composição silicatada de alguns cristais. Para isso, mudas de cacaueiro de dois genótipos, Catongo e PH16, foram mantidas em condições controladas de crescimento, durante 42 dias, sendo submetidas a dois níveis de radiação UV-B (0 e 3 KJ m-2 dia-1 ) e duas concentrações de Si na adubação (0 e 2 mM). O genótipo Catongo foi caracterizado como o mais suscetível e, por esse motivo, foi o genótipo selecionado para avaliar o efeito do Si sobre as plantas expostas à radiação UV-B. Foram analisados: crescimento, anatomia foliar, trocas gasosas, fluorescência da clorofila, pigmentos fotossintéticos, polifenóis, carboidratos solúveis, lignina, mucilagem, enzimas antioxidantes, teores de peróxido de hidrogênio e malondialdeído e teor de Si. Além disso, secções foliares e cristais isolados foram analisados por meio de microscopias de luz transmissível e polarizada e eletrônica de varredura, sendo a composição química dos cristais determinada por meio de testes histoquímicos, microanálise de raio X e espectroscopia Raman. Os dados mostraram que ambos os genótipos sofreram danos foliares com a exposição à radiação UV-B, porém, foram mais evidentes no genótipo Catongo, que evidenciou um alto custo energético com as alterações metabólicas. Em contrapartida, o genótipo PH16 demonstrou tolerância à radiação UV-B, apresentando maior eficiência energética com um elevado ganho de biomassa. A avaliação do efeito do Si sobre as plantas de Catongo submetidas à UV-B, mostrou que a adubação silicatada atuou de forma regulada com a radiação UV-B proporcionando economia energética pela redução do consumo de carbono pela respiração e produções de pigmentos clorofilianos, antocianinas, flavonoides e fenóis, o que levou a um maior acúmulo de biomassa. Por último, as investigações relacionadas aos cristais foliares de T. cacao revelaram uma elevada diversidade de formas e composição química dos cristais observados, sendo de oxalato de cálcio, sílica ou uma mistura destes dois primeiros.
dc.formatText
dc.identifier.citationZANETTI, Leonardo Valandro. Radiação UV-B e adubação silicatada sobre a morfologia, fisiologia e bioquímica de dois genótipos de Theobroma cacao L. (Malvaceae). 2017. 105 f. Tese (Doutorado em Biologia Vegetal) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Vitória, 2017.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10037
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Biologia Vegetal
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
dc.rightsopen access
dc.subjectAnatomyeng
dc.subjectCrystaleng
dc.subjectPhotosynthesiseng
dc.subjectRaman spectroscopyeng
dc.subjectCacaupor
dc.subjectSEM-EDXeng
dc.subjectCristalpor
dc.subjectMEV-EDSpor
dc.subject.br-rjbnCacaueiro
dc.subject.br-rjbnPlantas
dc.subject.br-rjbnAnatomia
dc.subject.br-rjbnAnálise foliar
dc.subject.br-rjbnMicroscopia eletrônica de varredura
dc.subject.br-rjbnFotossíntese
dc.subject.br-rjbnRaman, Espectroscopia de
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.subject.udc57
dc.titleRadiação UV-B e adubação silicatada sobre a morfologia, fisiologia e bioquímica de dois genótipos de Theobroma cacao L. (Malvaceae)
dc.title.alternativeUV-B radiation and silicated fertilization on the morphology, physiology and biochemistry of Theobroma cacao L. (Malvaceae)
dc.typedoctoralThesis
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