Clorofilas e fotossíntese

As microplantas são submetidas a rápidas e extremas alterações de funcionamento quando transferidas dos sistemas de cultura in vitro, onde possuem uma fonte de sacarose disponível e de uma limitada troca de gases e baixas intensidades de luz, para sistemas de crescimento e desenvolvimento in vivo. Em consequência, estas plantas são forçadas a alterarem profundamente o seu sistema metabólico de heterotrófico para autotrófico, e o processo fotossintético torna-se então determinante para permitir a sobrevivência.

As concentrações de clorofilas foram significativamente diferentes nas plantas aclimatizadas a 350 e 700 μL L-1

, verificando-se a maior concentração de Cla bem como de Clb e Cltotal no tratamento a 350 μL L-1. No entanto, a razão de Cla/Clb foi significativamente superior nas plantas aclimatizadas a maior concentração de CO2.

São apontados valores de Cla/Clb de 2,85±0,09 para espécies de sombra e de 3,50±0,15 para espécies de sol (Boardman, 1977). No caso do ensaio, as plantas aclimatizadas a 700 μL L-1 _{e com a intensidade luminosa de 250 μmol m}-2

s-1, apresentaram uma razão de Cla/Clb de 3,84, muito semelhante às espécies de sol. Estas plantas parecem possuir um sistema radicular funcional, permitindo uma maior capacidade de absorção de nutrientes e, como consequência, um desempenho metabólico superior, confirmado pela análise de crescimento e pelo comportamento fotossintético destas plantas.

As folhas formadas in vitro e que se mantiveram durante as fases de enraizamento e aclimatização, apresentaram capacidade de síntese de clorofila (Fig. 3.23A e B), apesar da sua funcionalidade ser muito limitada em termos de competência fotossintética. De facto, este tipo de folhas apresentaram as menores taxas de fotossíntese aparente e de capacidade fotossintética comparativamente aos valores registados para as folhas dois e três (Fig. 3.27A), apresentando também o menor valor de

IV. Discussão

PPFD a que ocorre saturação para a luz, entre 100 e 200 μmol quanta m-2

s-1 (Fig. 3.28) para as plantas aclimatizadas a 350 μL L-1_{, e de 200 a 400 μmol quanta m}-2

s-1 para as plantas aclimatizadas a 700 μL L-1

(Fig. 3.29). Estes resultados traduzem uma menor organização estrutural e, consequentemente funcional, do seu aparelho fotossintético.

Lees et al. (1991), verificaram em folhas de Clematis diferenciadas in vitro, a existência de clorofila fora dos centros de reacção e desorganização dos pigmentos fotossintéticos, a qual pode ser responsável pela baixa capacidade fotossintética das folhas desenvolvidas in vitro e posteriormente aclimatizadas, apesar de apresentarem elevadas concentrações de clorofila total. Também alguns autores sugerem uma possível inibição pela sacarose possa permanecer neste tipo de folhas, uma vez que pode haver inibição do ciclo de Calvin por “feedback” dos açúcares, tendo como resultado um fluxo excessivo de electrões nas membranas dos tilacóides que provocam fotoinibição e

fotooxidação (Cappellades et al., 1991; Dubé & Vidaver, 1992; Huylenbroeck et al., 1995).

O comportamento das folhas persistentes de castanheiro, com balanço positivo de carbono durante a aclimatização, deverá traduzir-se num importante suporte para a manutenção das condições de sobrevivência e desenvolvimento da planta, durante a fase inicial de aclimatização, ou seja, na ausência de folhas novas. Deverá ainda ter especial significado nas plantas cujo desenvolvimento radicular ocorreu em condições ex vitro e, portanto, já em condições autotróficas, sem sacarose, período durante o qual se assiste à formação do sistema radicular. Por este facto, o castanheiro deverá ser incluído dentro das espécies competentes, no que diz respeito ao comportamento das folhas persistentes.

As folhas dois e três, apresentaram valores significativamente superiores de taxa de fotossíntese aparente (A) (Fig. 3.27) em relação à folha um, mas não mostraram valores significativamente diferentes entre as folhas dois e três dos dois tratamentos. De facto, a taxa de fotossíntese aparente não se mostrou afectada pela concentração de CO2 utilizada durante a aclimatização, apesar das plantas aclimatizadas a 700 μL L-1 apresentarem uma capacidade fotossintética muito superior às plantas aclimatizadas a 350 μL L-1, bem como uma eficiência superior de conversão de energia luminosa em energia química (rendimento quântico). Este facto leva-nos a crer que o aparelho fotossintético das plantas aclimatizadas a 700 μL L-1

IV. Discussão

capacidade fotossintética, está a ser subaproveitado. De facto, verifica-se ainda que a saturação da fotossíntese para estas plantas ocorre a valores superiores aos das plantas aclimatizadas a 350 μL L-1

, respondendo positivamente ao acréscimo de PPFD, como adiante se refere.

Em relação à transpiração e condutância estomática, a concentração de CO2 influenciou significativamente estes parâmetros, apresentando a concentração de 700 μL L-1

, os valores mais elevados.

As folhas formadas de novo apresentaram uma saturação a uma intensidade luminosa superior ao registado para as folhas persistentes, sendo entre 300 e 400 para as plantas aclimatizadas a 350 μL L-1

(Fig. 3.28) e entre 500 e 600 para as plantas aclimatizadas a 700 μL L-1

(Fig. 3.29), bem como uma capacidade fotossintética muito superior ao das folhas persistentes (Tab. 3.12).

Dubé & Vidaver (1992) sugerem que um progressivo ganho fotossintético pode ser obtido por incrementos na intensidade da luz, mas segundo os mesmos autores, aumentos na intensidade de luz sem o correspondente incremento na concentração de CO2 podem levar a uma fotoinibição potencial. Um fluxo excessivo de electrões nos tilacóides pode resultar na fotooxidação da membrana e na perda de eficiência fotossintética (Critchley, 1988).

Também as plantas aclimatizadas a 700 μL L-1

apresentam valores de rendimento quântico superiores em relação às plantas aclimatizadas a 350 μL L-1

(Tab. 3.13), o que traduz a melhor eficiência do aparelho fotossintético desenvolvido em condições de CO2 elevado.

No que respeita ao ponto de compensação para a luz, as plantas aclimatizadas a 700 μL L-1 apresentaram valores mais baixos relativamente à concentração de 350 μL L-1 (Tab. 3.14), registando-se na folha dois o valor superior (6,8 μmol quanta m-2 s-1) e baixando na folha três (4,7 μmol quanta m-2 s-1). Convém

referir que o valor do ponto de compensação para a luz verificado nas folhas persistentes, deverá ser encarado com uma certa reserva, já que o valor do coeficiente de correlação da recta de regressão linear para determinação do rendimento quântico é de 76%. O mesmo deverá ser considerado para o valor do rendimento quântico aparente para as folhas persistentes, dado pelo declive da mesma recta de regressão linear.

IV. Discussão

Verificou-se nas plantas aclimatizadas a 350 μL L-1

um decréscimo das folhas persistentes para as folhas dois e três, embora estas apresentem valores semelhantes de ponto de compensação para a luz.

Estes decréscimos nos valores dos pontos de compensação para a luz , bem como das folhas persistentes para as folhas diferenciadas posteriormente, traduz um ganho de funcionalidade do sistema fotossintético na sequência do acréscimo da concentração de CO2.

Pesquisa efectuada às respostas das plantas ao elevado CO2, foi primeiramente realizada nas espécies C3, visto que o seu metabolismo fotossintético e desenvolvimento são significativamente limitados pela concentração actual de CO2 (Allen, 1990). No curto prazo, muitas C3 apresentam um estímulo na fotossíntese (Eamus & Jarvis, 1989; Gifford, 1992) quando expostas a elevada concentração de CO2. Para algumas espécies altas taxas fotossintéticas foram mantidas a longo prazo de exposição a elevada concentração de CO2 (Campbell et al., 1990; Ziska et al., 1990; Arp & Drake, 1991).

A exposição das plantas C3 a elevado CO2, resulta num aumento imediato da taxa de assimilação de CO2; contudo, a redução na capacidade fotossintética após longos períodos de exposição ao CO2 ocorre muitas vezes (dias a semanas) (Stitt, 1991; Griffin & Seemann, 1996) e geralmente isto é acompanhado por um largo aumento de hidratos de carbono na folha. Em média, os açúcares solúveis da folha aumentam 52% e o teor de amido aumenta cerca de 160% (Long & Drake, 1992; Webber et al., 1994). O desenvolvimento a CO2 elevado pode também resultar num declínio da Rubisco, para mais de 60% (Sage et al., 1989; Besford et al., 1990; Rowland-Bamford et al., 1991) e significativos decréscimos nos níveis de transcrição dos genes que codificam a pequena (rbcS) e a grande (rbcL) subunidade da Rubisco (Nie et al., 1995a; Van Oosten & Besford, 1995).

Em Arabidopsis thaliana (L.) a elevado CO2, os níveis da Rubisco e do mRNA rbcL reduziram-se para 40%, enquanto que o mRNA rbcS reduziu-se para aproximadamente 60% (Cheng et al., 1998).

O enriquecimento de CO2 também não provocou efeito em Panicum laxum, onde obtiveram um decréscimo da concentração da Rubisco em paralelo com uma baixa taxa de fotossíntese, e uma acentuada redução na condutância estomática, o que é provável ser um efeito directo do CO2 na abertura estomática (Ghannoum, 1997). No entanto, a

IV. Discussão

frequência estomática não diminuiu como acontece noutras espécies (Woodward, 1987; Clifford et al., 1995).