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FISIOLOGIA DE PLANTAS FORRAGEIRAS
DIFERENÇAS ENTE PLANTAS C3 E C4
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁPRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃOPRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁPRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃOPRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
Magno José Duarte Cândido Prof. Departamento de Zootecnia/UFC
Magno José Duarte Cândido Prof. Departamento de Zootecnia/UFC
Fortaleza, 02 de março de 2010Fortaleza, 02 de março de 2010
22O ECOSSISTEMA DE PASTAGENSO ECOSSISTEMA DE PASTAGENS
Figura - Representação simplificada dos componentes de um ecossistema de pastagens (Nabinger, 1997).
33FOTOSSÍNTESE
Importância: único processo bioquímico de redução de moléculas
Fotossíntese
CO2 + H2O + Energia luminosa [CH2O] + O2
Respiração (oxidação de carboidratos)
6[CH2O] + 6O2 6CO2 + 6H2O
Respiração (oxidação de ácidos orgânicos)
C6H8O7 + 4,5O2 6CO2 + 4H2O
Respiração (oxidação de lipídios)
C57H104O6 + 80O2 57CO2 + 52H2O
ETAPAS BÁSICAS DA FOTOSSÍNTESE
1) Formação de substâncias orgânicas simples
CO2 + H2O + Energia luminosa Açúcares, amido, lipídios
2) Substâncias orgânicas simples + minerais Substâncias
complexas (proteínas, vitaminas etc.)
3) Essas substâncias são utilizadas:
Renovação de raízes
Reconstituição de folhas e colmos após a dormência
Respiração durante a dormência
Formação de gemas
Rebrotação após remoção da parte aérea
44FATORES QUE AFETAM A TAXA DE FOTOSSÍNTESE DA PLANTA
Intensidade e qualidade da luz
Radiação fotossinteticamente ativa (RFA) incidente:
Regiões temperadas = 2000 mol/m2 s (pleno sol no verão) (Mckenzie et al., 1999)
Região Tropical = 2500 mol/m2 s (pleno sol em Capinópolis-MG, novembro de 2000)
Região Nordeste = 2580 mol/m2 s (pleno sol na época seca, Pentecoste, 2005)
Teor de nutrientes do solo
Manejado via fertilização
Possibilidade do uso de plantas tolerantes
Suprimento de água
Temperatura
Concentração de dióxido de carbono na atmosfera
Eficiência fisiológica da planta
C3, C4 e CAM
Variações dentro de cada grupo
Área foliar (quantidade e qualidade)
Capacidade síntese de compostos orgânicos f(área foliar)
Dilema: folhas novas mais consumidas
Reservas orgânicas (espécies perenes)
Sobrevivência durante a dormência
Renovação quando das primeiras chuvas
Início da rebrotação após o pastejo (tem que ser minimizada)
Renovação após uma queima
Proteção contra frio, calor e injúria por insetos
55
Figura - Estrutura foliar de uma planta C3 (acima) e de uma C4 (abaixo) (Bjorkman & Berry, 1973).
66
Figura - Rota fotossintética de planta do tipo C3 (Bjorkman & Berry, 1973).
77
Figura - As duas rotas metabólicas da RUBISCO: oxigenação e carboxilação (Buchanam et al., 2000).
[CO2]
[O2]
[CO2]
[O2]
88
Figura - Rota fotossintética de planta do tipo C4 (Bjorkman & Berry, 1973).
99
Figura – fotossíntese das plantas CAM (Buchanan et al. 2000)
1010
Tabela - Algumas características fotossintéticas dos principais grupos de plantas
Características PLANTAS C3 PLANTAS C4
Anatomia foliar Células do parênquima paliçádico e lacunoso com cloroplastos com grana
Anatomia de "Kranz", com células mesofílicas com cloroplastos com grana e células da bainha do feixe vascula r, com cloroplastos sem grana
Enzimas carboxilativas RUBISCO em todas as células fotossintéticas
Separação espacial: PEP -carboxilase nas células mesofílicas; RUBISCO nas células da bainha vascular
Requerimentoenergético CO2 : ATP : NADPH
1 :3 : 2 1 :5 :2
Razão de transpiração (g H 20/g MS.)
450 - 950 250 - 350
Razão clorofila a/b 2,8 3,9
Requerimento de Na +
como micronutriente Não Sim
Ponto de compensação de CO 2 (L /L)
30 - 70 0 -10
Inibição da fotossíntese na presença de O2 (21%)
Sim Não
Detecção de fotorrespiração
Sim Não detectável
Temperatura ótima para fotossíntese
15 - 25 ºC 30 - 40 ºC
Produção de matéria seca (toneladas/ha/ano)
22 39
Redistribuição de fotoassimilados
lenta rápida
1111
Figura 2 Immunolocalização de enzimas fotossintética em folhas de Borszczowia aralocaspica. Rubisco (a), PEP carboxilase(b), ampliação dos cloroplastos da região procimal no finalda célula mostrando a Rubisco(c), ampliação do citosol mostrando PEP carboxilase(d), piruvato, dikinase Pi (e) E NAD-málico enzima (f). Pontos vermelhos indicam que a enzima está presente. Cp, cloroplasto; ch, clorênquima célula; h, hipodérmica célula; n, núcleo; v, tecido vascular; w, células de armazenamento de água. Escala bares, 50 milímetros.
a & c) Rubisco: a & c) Rubisco: Ciclo de CalvinCiclo de Calvin b & d) Pep b & d) Pep carboxilase: carboxilase: síntese do síntese do oxalacetato oxalacetato
e)Piruvato, Pi e)Piruvato, Pi dikinase: dikinase: Formadora do Formadora do Fosfoenolpiruvato Fosfoenolpiruvato (Pep)(Pep)f) NAD-Me: NAD-f) NAD-Me: NAD-enzima málicaenzima málica
1212
Seção transversal de colmos jovens e maduros de gramínea e leguminosa (WILSON, 1993)
CARACTERÍSTICAS ANATÔMICAS DAS FORRAGEIRAS
Tipos de tecidos(cont.)jovem maduro
sorg
oS
tylo
sant
hes
scab
ra
1313 CARACTERÍSTICAS ANATÔMICAS DAS FORRAGEIRAS
Visão paradermal de células epidérmicas (a – c) e seções cruzadas de uma nervura principal (d – f) (WILSON, 1993)
Tipos de tecidos
1414CARACTERÍSTICAS ANATÔMICAS DAS FORRAGEIRAS
Digestão dos tecidos
Digestão relativa Tipos
de forrageiras Rápida Lenta a parcial Não digestível
Folhas de gramíneas tropicais
Mesofilo Floema
Epiderme Bainha parenq. dos feixes
Xilema Bainha interna dos feixes
Folhas de gramíneas temperadas
Mesofilo Floema Epiderme Bainha parenq. dos feixes*
Bainha parenq. dos feixes *
*dependendo da espécie e condição de crescimento
Esclerênquima
Xilema Bainha
Colmos de gramíneas
Floema Parênquima (imaturo)
Parênquima (meia idade)
Epiderme Anel esclerenquimático
Folíolos de leguminosas
Mesofilo Tecido vascular
Colmos de leguminosas
Parênquima (imaturo)
Parênquima (maduro)
Xilema
Fonte: (AKIN, 1989)
interna dos feixes
1515CARACTERÍSTICAS ANATÔMICAS DAS FORRAGEIRAS(cont.)
Proporção e arranjo dos tecidos
Proporção média de tecidos (% área da seção transversal) nas lâminas foliares de gramíneas C4 (tropicais) e C3 (temperadas)
Tecidos de parede espessa
Tipo de folha EPI MES ESC FV BPF REF.
35 38 06 06 15 A
29 39 03 09 21 B C4 (tropical)
32,4 41,2 26,4 C
23 57 06 09 06 A
22 60 02 06 09 B C3 (temperada)
21 56,5 22,5 C
Fonte: AKIN, 1989 (A); WILSON, 1990 (B) citado por WILSON, 1997; MOGHADDAM e WILMAN, 1997 (C).
1616• Estrutura Estrutura GirderGirder na lâmina foliar da maniçoba na lâmina foliar da maniçoba
Figura – Folha, vista transversal do mesofilo
_ Sustentação de feixes vasculares através de células
de esclerênquima ou células da bainha vascular
_ Quantidade destas estruturas na planta, pode
limitar o desarranjo dos tecidos durante a mastigação
Wilson, 1993
1717
EspéciesEspéciesDigestibilidadeDigestibilidade
(% da MS)(% da MS)Teor de PBTeor de PB
(% da MS)(% da MS)
Gramíneas de clima Gramíneas de clima temperadotemperado 6767 11,711,7
Leguminosas de clima Leguminosas de clima temperadotemperado 6161 17,517,5
Gramíneas de clima Gramíneas de clima tropicaltropical 5454 9,29,2
Leguminosas de clima Leguminosas de clima tropicaltropical 5757 16,516,5
Valores médios de proteína bruta e de digestibilidade de espécies
forrageiras
Fonte: Minson (1990)
1818CARACTERÍST. QUÍMICO-BROMATOLÓGICAS DAS FORRAGEIRAS
Compos. quím. das forrageiras
Relações anatômicas e bioquímicas na célula e as mudanças relativas a comparações de tecido jovem e maduro (a), folh'a x caule (b) e C3 x C4 (c)
(HUSTON e PINCHAK, 1991)
1919QUESTÕES PRÁTICAS LIGADAS À FISIOLOGIA DAS FORRAGEIRAS
Adaptação a diferentes ambientesBaixa luminosidadeBaixa disponibilidade hídrica
Competição em ambientes heterogêneos
Consorciação, onde é mais fácil?
Tentativas para a consorciação de pastagens tropicaisSemear primeiro a leguminosaPlantar a leguminosa na forma de mudaPlantar em grupos de fileiras alternadas
Casos de sucesso comprovados:Arachis pintoi + Brachiaria decumbens: AcreDesmodium ovaliflorum + B. decumbens: BahiaE o banco de proteína?
Pastagens naturaisSistemas silvipastorisPlantas invasoras de pastagens de gramíneas tropicais podem
ser C3?
2020Muito Obrigado!
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