Forma e Função das Plantas Vasculares

Relatório

Forma e Função das Plantas Vasculares

Alexandra P. de Carvalho

Anna Paula C. Penna

Diogo Amaral R. Melo

Murilo Pereira Reginatoi

1 INTRODUÇÃO

Conteúdo

1

Introdução

Plantas frequentemente estão sujeitas a stress abiótico, isto é, condições ambientais que afetam negativamente a fisiologia da planta, seja prejudicando o crescimento, o desenvolvimento ou a produtividade. A humanidade depende fortemente do cultivo de plantas para o sustento de uma população em constante crescimento. Essa pres-são de sobrevivência aliada a uma diminuição dos recursos disponíveis levou a um investimento por parte da comunidade científica em elucidar os mecanismos e mani-pular possíveis respostas por parte das plantas a intempéries, possibilitando a criação de plantas selecionadas para lidar com possíveis condições de stress e garantindo a produtividade necessária de nossas plantações.

Existem vários tipos de stress abiótico, como falta ou excesso de água, temperatu-ras extremas, salinidade aumentada do solo, ausência de nutrientes essenciais, muita ou pouca luz. Em cada um desses tipos de pressão ambiental, a planta deve apresen-tar uma resposta coerente, modificando expressão gênica, metabolismo e alocação de recursos para lidar com o estado de stress [1]. Neste trabalho voltamos nossa atenção às plantas em condições de baixa luminosidade. Na literatura encontramos alguns exemplos de adaptações à iluminação precária, como realocação de cloroplastos ou investimento diferencial na proporção raiz/caule [2] [3]. O objetivo do nosso experi-mento é evidenciar diferenças no desenvolviexperi-mento de plantas cultivadas em ambiente claro e plantas cultivadas em ambiente escuro.

Escolhemos como modelo experimental a planta do milho (Zea mays). Acredita-se que o milho atual tenha sido selecionado a partir de um grupo de gramíneas nativas das áreas montanhosas do norte do México chamadas teosintos. A planta de teosinto

2 MATERIAIS E MÉTODOS é bastante diferente do milho, com espigas formadas por apenas uma fileira de grãos expostos, muito pequenos e duros. Os grãos do teosinto não são cobertos por “palhas” como os do milho, sendo liberados para o ambiente assim que se tornam maduros. O milho atual, em contraste aos teosintos, não libera os seus grãos, que permanecem aderidos ao sabugo e escondidos pelas palhas. Isso torna o milho absolutamente in-capaz de sobreviver em condições naturais.

2

Materiais e Métodos

Para o experimento foram plantadas oito exemplares de milho (Zea mays), quatro man-tidas em ambiente claro e quatro em ambiente escuro (sombrite). Durante todo o ex-perimento as plantas foram regadas todos os dias pela manhã e receberam solução nutritiva HOGLAND uma vez por semana. O meio de cultura foi vermiculita.

Medições foram feitas em intervalos de no máximo quinze dias. Foram medidas área foliar total, estimada pela soma do produto entre comprimento total e largura no maior ponto de cada folha. O comprimento de cada folha foi definido como come-çando no ponto onde a folha deixa de tocar o caule. Também foi observada a altura total de cada planta, medida da base da parte aérea até a ponta da folha mais alta.

Após cinco semanas, duas plantas de claro e duas plantas de escuro foram coleta-das para medicoleta-das de massa fresca e massa seca. A massa fresca foi medida imedia-tamente após a lavagem das plantas e a massa seca após uma semana em uma estufa a 70o

C. Ao final das dez semanas de experimento foi realizada nova coleta destru-tiva para medição de massas seca e fresca, nas mesmas condições. Tivemos acesso a dados de coleta destrutiva de outros grupos, para plantas nas mesmas condições experimentais, num total de 12 plantas para cada ambiente em cada coleta.

Após as 10 semanas foram feitos cortes histológicos de folha, caule e raiz de plantas do claro e escuro. Todos os cortes foram corados com azul de astra, que apresenta afinidade por celulose, e safranina com afinidade a lignina, e fotografados em um microscópio invertido. Alguns desses cortes não apresentavam resolução suficiente para serem utilizáveis no trabalho (ver seção 3.3).

3 RESULTADOS

3

Resultados

3.1

Coletas Destrutivas

Nas figuras 3.1 e 3.2 estão mostrados os dados de massa fresca em ambas as cole-tas destrutivas (dados reunidos de todos os grupos). Em ambas as colecole-tas notamos uma sensível diferença entre a massa, tanto na parte aérea quanto na raiz, das plantas cultivadas no claro quando comparadas às plantas de escuro.

Figura 3.1: Resultados das medidas de massa fresca na primeira coleta destrutiva, após 5 sema-nas de experimento.

Figura 3.2: Resultados das medidas de massa fresca na segunda coleta destrutiva, após 10 sema-nas de experimento.

Esse padrão se repete nas figuras 3.3 e 3.4, dados da coleta destrutiva de massa seca.

Figura 3.3: Resultados das medidas de massa seca na primeira coleta destrutiva, após 5 semanas de experimento.

Figura 3.4: Resultados das medidas de massa seca na segunda coleta destrutiva, após 10 sema-nas de experimento.

3 RESULTADOS

3.2

Medidas Anatômicas

A figura 3.5 mostra as medidas de área foliar para plantas de claro e escuro. Apesar da pequena amostragem, podemos inferir um padrão, onde as plantas de claro tem uma área foliar superior às de escuro. A diferença entre as duas se acentua no final do experimento.

Na figura 3.6 vemos as medidas de altura total das plantas. Aqui pela primeira vez vemos uma tendência das plantas do escuro a superar as plantas do claro. Novamente a amostragem pequena impede uma afirmação conclusiva.

Figura 3.5: Medidas de area foliar. Plantas do claro mostradas em preto (◦), plantas do escuro em vermelho (⋄).

Figura 3.6: Medidas de altura total. Plantas do claro mostradas em preto (◦), plantas do escuro em vermelho (⋄).

3.3

Lâminas Histológicas

Figura 3.7:Corte da região central da folha do claro a esquerda e folha do escuro a direita.

3 RESULTADOS

Figura 3.8: A esquerda corte da folha da planta do claro. A direita um corte equivalente da folha do escuro.

Podemos ver uma difereça de tamanho entre os seus parênquimas. A folha do escuro apresenta uma concentração maior de cloroplastos (ver tb figura 3.8). A folha do claro também é mais lignificada.

Na figura 3.8 vemos uma comparação entre as regiões periféricas das folhas do claro e escuro. Vemos um aumento considerável da quantidade de cloroplastos e uma redução de liginização na folha do escuro.

Na figura 3.9 vemos a raiz da planta do claro. Podemos ver os feixes vascula-res além da endoderme com reforço em U aparente. A lâmina da raiz do escuro estava inutilizável. As lâminas de caule do claro não foram encontradas, e a lâ-mina de caule do escuro não trazia nada de novo, portanto não foi mostrada.

Ao final do experimento, as plantas do escuro estavam visivelmente mais fra-cas, com folhas bastante escuras e frágeis, além de não apresentarem nenhum tri-coma foliar. Já as plantas do claro eram grandes e vistosas, com folhas largas, re-sistentes, com tricomas e uma coloração

4 DISCUSSÃO

4

Discussão

Os resultados de coleta destrutiva (figuras de 3.1 a 3.4) mostram uma clara diferença de biomassa entre as plantas do claro e escuro, tanto em massa seca quanto em massa fresca. O déficit sofrido na fotossíntese da planta do escuro poderia explicar essa diferença. Com uma capacidade de fixação de carbono reduzida, a planta não tem matéria prima para um desenvolvimento pleno. Nessa situação de stress é esperado que a planta direcione seus esforços visando maximizar captação de luz. As medidas anatômicas podem suportar essa hipótese.

Vemos nas últimas medidas da figura 3.5 um reflexo da biomassa diminuida das plantas do escuro, que apresentam uma área foliar reduzida. Porém, na figura 3.6 ve-mos que as plantas do escuro mantém uma altura total bastante similar e até mesmo superior às plantas do claro. Isso pode indicar um investimento da planta do escuro em alongamento celular, em detrimento da raiz ou da massa foliar. Talvez uma tenta-tiva de alcançar um lugar ao sol. Vale ressaltar que a amostragem pequena é um fator limitante na interpretação dessas medidas. Certamente uma amostragem maior per-mitiria reduzir a incerteza dos dados e levaria a uma argumentação mais conclusiva.

Comparando as folhas do claro e do escuro (figura 3.7) podemos observar a bio-massa e a liguinização reduzidas. Não obstante, a folha do escuro apresenta uma quantidade de cloroplastos bastante elevada, a ponto de obscurecer a observação de outras estruturas (ver figura 3.8). Isso é condizente com dados da litertura para plan-tas em stress luminoso [2]. Na figura 3.9 podemos observar uma lignização sadia da planta do claro. Infelizmente o corte da raiz do escuro não estava utilizável para com-paração, porém esperamos uma deficiência visível nos reforços em U dessas plantas.

Um experimento interessante para testar essa hipótese de investimento em altura em detrimento de liginização e biomassa por parte das plantas do escuro seria uma dosagem hormonal. Esperariamos um aumento na produção de giberilinas e cito-cininas, responsáveis pelo alongamento celular e crescimento da parte aérea; e uma diminuição nos níveis de auxinas, responsáveis pelo estímulo de crescimento da raiz [4].

Apesar das dificuldades experimentais foi possível identificar um desenvolvimento prejudicado nas plantas do escuro e uma mudança fisiológica condizente com a situa-ção de stress.

REFERÊNCIAS

Referências

[1] B.B. Buchanan, W. Gruissem and R.L. Jones (Eds.) (2000), American Society of Plant Physiologists. 1367 pp. ISBN 0-943088-39-9

[2] M. Wada, T. Kagawa, Y. Sato (2003), Chloroplast Movement. Annual Review of Plant Biology, Vol. 54, pp. 455-468

[3] H. Olff, J. Van Andel, J. P. Bakker (1990), Biomass and Shoot/Root Allocation of Five Species from a Grassland Succession Series at Different Combinations of Light and Nutrient Supply. Functional Ecology, Vol. 4, No. 2 , pp. 193-200

[4] P. H. Raven, R. F. Evert, & S. E. Eichhorn. 2001. Biologia vegetal. 6a_{ed., Guanabara}