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dc.creatorCardenal Rubio, Zulma Catherine-
dc.date.accessioned2022-05-13T17:48:00Z-
dc.date.available2022-05-13T17:48:00Z-
dc.date.issued2022-05-13-
dc.date.submitted2022-02-22-
dc.identifier.citationCARDENAL RUBIO, Z. C. Sugarcane photosynthesis and associated leaf traits in response to high [CO2] and drought. 2022. 78 p. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/49933-
dc.description.abstractExpected changes in climate, such as increased atmospheric CO2 concentration and variation in rainfall, will affect the photosynthetic metabolism of plants and, therefore, crop productivity. The increase in CO2 can benefit plants as it increases photosynthetic rate and water use efficiency by reducing stomatal conductance. In this regard, it is widely accepted in the scientific community that the positive effects of CO2-enriched atmospheres are more marked in plants with C3 metabolism as a consequence of the inefficiency in the photosynthetic process, associated with the desaturation of the Rubisco enzyme in the current CO2 levels and with photorespiration. Thus, the elevated concentration of CO2 [CO2] improves the efficiency of the photosynthetic process by limiting photorespiration and increasing the concentration of CO2 near the Rubisco active site. On the other hand, C4 plants theoretically do not respond to the increase in [CO2], since they already have a concentration mechanism in the vascular bundle sheath cells. However, it has been reported that sugarcane plants (C4) show increases in photosynthesis, changes in growth and increases in biomass. Therefore, it was suggested that the C4 metabolism in these plants does not show maximum efficiency under the current CO2 condition and that the limitation in the expression of the maximum efficiency of the photosynthetic process may be caused by failures, either in the carboxylation or decarboxylation phase.Thus, the aim was to identify the key processes of C4 metabolism involved with the limitation in the mechanism of CO2 concentration in sugarcane. The study was conducted in open-top chambers using two sugarcane varieties (RB867515 and RB855536). These were grown under two CO2 environments (400 and 680 μmol CO2 mol-1 of air) and exposed to water restriction in order to potentiate failures in metabolism. Biometric, anatomical, biomass partitioning and A/Ci and A/Q curves under 21% and 2% O2 were analyzed. Overview, it was found that the variety most responsive to high CO2 was RB855536, and it was concluded that in the current CO2 condition the photosynthetic process of sugarcane plants may be limited by the elevated carboxylation rate of PEPC in relation to Rubisco which leads to leakage of CO2 from the bundle sheath cells to the mesophyll cells, resulting in lower quantum carboxylation efficiency. At the same time, we indicate that plants are able to modulate their metabolism in favor of water conservation at the leaf level, since in this study, they superimposed the efficient use of water over the gain in C by eCO2, which is a typical acclimation response under atmospheres enriched with this gas.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectPhotosynthetic metabolismpt_BR
dc.subjectC4 photosynthesispt_BR
dc.subjectClimate changept_BR
dc.subjectSaccharum spp.pt_BR
dc.subjectMetabolismo fotossintéticopt_BR
dc.subjectFotossíntese C4pt_BR
dc.subjectMudanças climáticaspt_BR
dc.titleSugarcane photosynthesis and associated leaf traits in response to high [CO2] and droughtpt_BR
dc.title.alternativeFotossíntese da cana-de-açúcar e características associadas em resposta à alta [CO2] e à secapt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetalpt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Marchiori, Paulo Eduardo Ribeiro-
dc.contributor.advisor-co1Ribeiro, Rafael Vasconcelos-
dc.contributor.referee1Marchiori, Paulo Eduardo Ribeiro-
dc.contributor.referee2Machado, Eduardo Caruso-
dc.contributor.referee3Sales, Cristina Rodrigues Gabriel-
dc.contributor.referee4Pereira, Eduardo Gusmão-
dc.contributor.referee5Barbosa, João Paulo Rodrigues Alves Delfino-
dc.description.resumoAs mudanças previstas no clima, como aumento da concentração de CO2 ([CO2]) atmosférico e variação no regime de chuvas afetarão o metabolismo fotosintético das plantas e portanto, a produtividade das culturas. O aumentodo CO2 pode beneficiar as plantas ao estimular a fase difusiva da fotossíntese, pelo fato de aumentar a diferença no gradiente de concentração entre a folha e o ar, o que, teoricamente permite maior entrada de CO2 no interior do mesofilo foliar; e a bioquímica, uma vez que ao fornecer maior quantidade de CO2 para as enzimas responsáveis pela carboxilação, sua atividade seria estimulada, resultando em incrementos nas taxas fotossintéticas. Neste sentido, é amplamente aceito na comunidade científica que os efeitos positivos de atmosfera enrriquecida com CO2 são mais marcados em plantas com metabolismo C3 como consequência da ineficiência no processo fotossintético, associada à insaturação da enzima Rubisco e à fotorrespiração. Por outro lado, teoricamente plantas C4 não respondem ao aumento na [CO2], visto que já apresentam mecanismo de concentração de CO2 nas células da bainha do feixe vascular. Contudo, tem sido relatado que plantas de cana-de-açúcar (C4) crescidas sob alta [CO2] apresentam aumentos em fotossíntese, crescimento e biomassa. Diante disso, estudos sugerem que o metabolismo C4 em cana-de-açúcar não apresenta máxima eficiência sob a condição atual de [CO2] e possivelmente por falhas nas fases de carboxilação ou de descarboxilação. Assim, no presente trabalho objetivou-se identificar os processos-chave do metabolismo C4 envolvidos na limitação no mecanismo de concentração de CO2 em cana- de-açúcar. O estudo foi conduzido em câmaras de topo aberto utilizando duas variedades de cana-de-açúcar (RB867515 e RB855536). As plantas foram crescidas em ambientes com duas concentrações de CO2 (400 e 680 μmol mol-1 ), irrigadas ou expostas a restrição hídrica. O déficit hídrico foi aplicado a fim de potencializar falhas no metabolismo fotossintético. Avaliações biométricas, anatômicas, partição de biomassa e curvas de resposta ao CO2 e luz (A/Ci e A/Q, respetivamente) sob 21% e 2% de O2 foram realizadas. De forma geral, a variedade mais responsiva à elevada [CO2] foi a RB855536. Concluiu-se que na condição atual de [CO2] o processo fotossintético de plantas de cana-de-açúcar pode estar sendo limitado pela maior velocidade de carboxilação da PEPC em relação à Rubisco o que resulta em vazamentos de CO2 das células da bainha para as células do mesofilo, tendo como consequência menor eficiência quântica de carboxilação. Por outro lado, os resultados sugerem que as plantas são capazes de modular seu metabolismo em favor da conservação de água, uma vez que neste estudo houve aumento na eficiência do uso da água, sendo esta uma resposta típica de aclimatação sob atmosferas enriquecidas com CO2.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Biologiapt_BR
dc.subject.cnpqFisiologia Vegetalpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6118504879443482pt_BR
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