Banca de QUALIFICAÇÃO: BRAYAN ANTHONY GUERRA GUERRA

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: BRAYAN ANTHONY GUERRA GUERRA
DATA: 06/11/2023
HORA: 14:00
LOCAL: Anfiteatro DBI02 - DBI/ICN/UFLA
TÍTULO:

O PAPEL DETERMINANTE DAS RELAÇÕES HÍDRICAS NA PRODUTIVIDADE DE GRAMÍNEAS COM DIFERENTES MECANISMOS FOTOSSINTÉTICOS SOB ESTRESSE HÍDRICO

PALAVRAS-CHAVES:

Seca

Intermediárias C3-C4

Fotossíntese

PÁGINAS: 25
GRANDE ÁREA: Ciências Agrárias
ÁREA: Agronomia
RESUMO:

A segurança alimentar global depende muito das gramíneas cultivadas (FAO, 2023). Culturas como milho, arroz, trigo, sorgo, cana-de-açúcar e espécies forrageiras são essenciais para manter a nutrição das populações humana e animal da população mundial. Para atender à crescente demanda por alimentos devido ao aumento da população mundial, é fundamental aumentar significativamente a produção dessas culturas em um futuro próximo. Portanto, é imperativo realizar estudos com o objetivo de expandir novos conhecimentos para manter ou aumentar a produtividade das gramíneas mesmo em condições ambientais adversas (Al-Salman et al., 2023; Tahjib-Ul-Arif et al., 2023; Mendonça et al., 2020; Arantes et al., 2020; Garcia et al., 2021; Pennacchi et al., 2021; Vieira et al., 2022).

As plantas enfrentam inúmeros desafios devido a diversas condições ambientais adversas, e dentre elas, a seca é considerada um dos principais fatores que afetam negativamente sua produtividade (Rhaman et al., 2022; Sandeep & Godi 2023). A seca pode impactar de forma diferente na produção de diferentes tipos de gramíneas dependendo da sua assimilação de carbono (intermediários C3, C4 e C3-C4). Por exemplo, as gramíneas C4 e os intermediários C3-C4 tendem a sofrer menos deterioração na sua produtividade em condições de seca em comparação com as gramíneas C3, graças à via C4, que lhes permite manter um elevado rendimento quântico e maior eficiência no uso da água, garantindo maior produtividade mesmo em condições de escassez hídrica (Tahjib-Ul-Arif et al., 2023; Al-Salman et al., 2023; Arantes et al., 2020; Mendonça et al., 2021). Da mesma forma, durante os anos de seca, a produção de gramíneas C3 (como arroz e trigo) pode ser reduzida em até 25% em comparação com anos mais chuvosos. A seca representa um dos principais desafios a serem enfrentados nos próximos anos para garantir a produção de alimentos em qualidade e quantidade (Getirana et al., 2021; FAO, 2023). Isto levou os agricultores a procurar gramíneas cultivadas que sejam naturalmente tolerantes à seca (Lee et al., 2021). No entanto, pouco se sabe ainda sobre como as relações hídricas, ligadas a mecanismos de resistência e diferentes tipos de assimilação de CO₂, poderiam influenciar respostas produtivas diferenciadas em condições de estresse hídrico.

É fundamental observar que as plantas exibem vários mecanismos de tolerância à seca, que são frequentemente avaliados por uma ampla gama de características fenotípicas, provando ser marcadores eficazes de estresse hídrico (Anjum et al., 2011). Essas alterações fenotípicas incluem a captação de água por meio de sistemas radiculares profundos e abundantes, o desenvolvimento de folhas menores e suculentas, a redução da perda de água por meio do murchamento das folhas, o enrolamento das folhas e a presença de tricomas epidérmicos, bem como estômatos menores e mais densos. Além disso, observa-se um aumento na proporção entre a espessura do tecido parenquimatoso esponjoso e a paliçada, juntamente com o desenvolvimento vascular na epiderme, acompanhado por uma cutícula mais espessa (Farooq et al., 2012; Silva et al., 2018).

O estresse hídrico também afeta a morfogênese das gramíneas, influenciando a mitose, o alongamento e a expansão celular, resultando na diminuição dos atributos de crescimento e rendimento, com efeitos negativos sobre a produtividade (Hussain et al.,2018). O baixo potencial hídrico do solo afeta o tamanho, a longevidade e o número de folhas por planta, o que afeta negativamente as gramíneas cultivadas, reduzindo a produção de biomassa fresca e seca (Upadhyaya et al.,2019). Descobriu-se que o aumento da intensidade e da duração do estresse hídrico diminui o comprimento do broto, bem como o tamanho e o número de grãos em gramíneas (Abdullah et al.,2015; Dickin & Wright,2008; Kim et al.,2020).

Portanto, o estudo da plasticidade nas características morfológicas do sistema radicular e aéreo é crucial para melhorar e entender a tolerância ao estresse hídrico em gramíneas (Kadam et al., 2017), o que contribui para o aumento da estabilidade e da produtividade. Por outro lado, a seca interrompe uma ampla gama de processos fisiológicos, o que influencia diretamente o crescimento, o desenvolvimento e, portanto, a produtividade (Long, 1999).

Processos como transpiração, fotossíntese, respiração e fotorrespiração são significativamente afetados por mudanças nas condições hídricas das folhas. Nas folhas, o déficit hídrico ocorre quando a taxa de transpiração excede a taxa de absorção de água (Bray, 1997). Pesquisas demonstraram que a capacidade das plantas de permanecerem túrgidas é uma característica crucial que influencia a relação entre a fotossíntese e a produtividade. Um elemento fundamental da conservação do turgor em resposta ao estresse hídrico é a diminuição da condutância estomática, ou seja, o fechamento dos estômatos como um mecanismo para evitar a perda excessiva de água. Entretanto, esse fechamento estomático restringe simultaneamente a difusão do CO₂ atmosférico para os locais de carboxilação, resultando em uma queda nas taxas fotossintéticas. Isso pode afetar o acúmulo de matéria seca e, portanto, a produtividade (Barbosa et al., 2012; Souza et al., 2016; Garcia et al., 2019; Mendonça et al., 2019; Mendonça et al., 2020; Arantes et al., 2020; Garcia et al., 2021; Pennacchi et al., 2021; Da Silva et al., 2021; Vieira et al., 2022).

Uma vez identificados os mecanismos de tolerância à seca e sua importância, será possível desenvolver aplicações biotecnológicas e inovações na agricultura de precisão e no gerenciamento de fazendas. Esses avanços podem ser especialmente importantes para melhorar a eficiência do uso da água em culturas C3. Isso se alinha aos esforços internacionais para promover a segurança alimentar e a sustentabilidade, em que se espera que as mudanças climáticas tenham um impacto significativo nos sistemas agrícolas nas próximas décadas (Watson-Lazowski e Ghannoum, 2021).

Há esforços científicos e tecnológicos para aproximar o metabolismo das culturas C3 das características metabólicas presentes nas culturas C4. No entanto, até o momento, apenas espécies que poderiam ser potencialmente úteis para atingir esses objetivos em um futuro próximo foram encontradas em campos rochosos em Minas Gerais. O agrupamento de origens C4 em gramíneas indica que certas linhagens têm características que facilitam a transição entre as vias fotossintéticas. Isso é observado no gênero Homolepis, da subtribo Arthropogoninae, que tem espécies com um metabolismo C3-C4 intermediário. Esse clado é filogeneticamente próximo ao arroz, e suas espécies habitam os campos rupestres e as regiões montanhosas do Estado de Minas Gerais, como o complexo da Serra do Espinhaço e o complexo da Serra da Canastra (Mendonça 2019; Arantes et al., 2020). O estudo do gênero Homolepis é inédito e de grande importância, pois, até recentemente, apenas o clado Neurachne (Austrália) apresentava espécies C3, C4 e intermediárias.

Nesse contexto, nosso objetivo é estudar a relação entre os mecanismos de tolerância e as relações hídricas que podem influenciar a produção de diferentes tipos de fotossíntese em gramíneas sob condições de seca. Exploraremos a variação de características relacionadas ao status hídrico da planta para responder à seguinte pergunta: a produção diferencial de gramíneas intermediárias C3, C4 e C3-C4 sob estresse hídrico depende da capacidade dos mecanismos de tolerância associados à manutenção de seu status hídrico?

MEMBROS DA BANCA:
Externo ao Programa - MARCIO ANDRE STEFANELLI LARA - DZO/FZMV (Membro)
Interno - JOYCE PEREIRA ALVARENGA - UFLA (Suplente)
Interno - PAULO EDUARDO RIBEIRO MARCHIORI (Membro)
Presidente - JOAO PAULO RODRIGUES ALVES DELFINO BARBOSA (Membro)