Mecanismos fotossintéticos em cultivares de arroz sob excesso de ferro e ondas de calor

Carregando...
Imagem de Miniatura

Notas

Coorientadores

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Departamento

Departamento de Biologia

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tipo de impacto

Áreas Temáticas da Extenção

Objetivos do desesenvolvimento sustentável

Dados abertos

Resumo

As cultivares de arroz (Oriza sativa L.) diferem quanto a sua tolerância ao excesso de ferro (Fe). Nas cultivares sensíveis, a toxidez por excesso de Fe pode causar aumento da produção de espécies reativas de oxigênio, redução na taxa de assimilação de carbono, redução na eficiência quântica do fotossistema II e concomitantemente a incapacidade de suprimir o excesso de energia por dissipação não fotoquímica. A eficiência hídrica, a utilização de energia luminosa e os mecanismos de fotoproteção nas cultivares de arroz, podem variar de acordo com as concentrações de Fe, ou entre a interação do excesso de Fe com aumento de temperatura. Desta forma, o objetivo do trabalho é compreender como as cultivares de arroz contrastantes na tolerância ao excesso de Fe são afetadas pelas limitações fotoquímicas, bioquímicas ou estomáticas, e a eficiência fotossintética em temperaturas mais elevadas. Nas cultivares de arroz contrastante, as concentrações de Fe e o tempo de exposição ao Fe, foram essenciais para determinar a sensibilidade e tolerância. A cultivar tolerante IRGA 424 apresentou maior eficiência fotossintética com maior tempo de exposição ao Fe e não alterou seus parâmetros fotossintéticos, além de apresentar mecanismos fotoprotetores como extinção não fotoquímica e fotorrespiração. A cultivar sensível IRGA 417, apresentou maior dano oxidativo, redução nos rendimentos quânticos e eficiências do PSII, e nos fluxos específicos de energia do PSII, no qual aumentou os processos fotoinibitórios. As concentrações de Fe reduziram o fluxo de seiva do xilema e o potencial hídrico foliar. A exposição das cultivares ao aumento de temperatura, resultou em maior concentração de Fe na parte aérea da cultivar tolerante e menor taxa de carboxilação da rubisco em ambas as cultivares. A limitação estomática ocorreu apenas como resposta tardia, reduzindo o acúmulo de Fe com o aumento da temperatura, na cultivar sensível IRGA 417. A ativação da fotorrespiração como dreno de elétrons sob excesso de Fe, também foi eficiente com o aumento da temperatura durante as ondas de calor, e impediu maiores danos à membrana. A sensibilidade à toxicidade do ferro e ao estresse térmico está associada à dissipação não fotoquímica ineficiente. Assim, a compressão dos eventos envolvidos no papel do Fe e no aumento da temperatura irá facilitar o desenvolvimento de novas cultivares tolerantes às alterações climáticas.

Abstract

Rice cultivars differ in their tolerance to excess iron (Fe). In sensitive cultivars, Fe excess toxicity can cause increased production of reactive oxygen species, reduced carbon assimilation rate, reduced quantum efficiency of photosystem II, and concomitant inability to suppress excess energy by non-photochemical dissipation. The water and light energy use efficiency, and photoprotection mechanisms in rice cultivars may vary according to Fe concentrations, or between the interaction of excess Fe with increasing temperature. Thus, the objective of the work is to understand how rice cultivars contrasting in tolerance to Fe excess are affected by photochemical, biochemical, or stomatal limitations, and photosynthetic efficiency at higher temperatures. In the contrasting rice cultivars, Fe concentrations and Fe exposure time were essential to determine sensitivity and tolerance. The tolerant cultivar IRGA 424 showed higher photosynthetic efficiency with longer exposure time to Fe and did not alter its photosynthetic parameters, and showed photoprotective mechanisms such as non-photochemical extinction and photorespiration. The sensitive cultivar IRGA 417 showed greater oxidative damage, reduced quantum yields and efficiencies, and specific energy fluxes of PSII, in which increased photoinhibitory processes. Fe concentrations reduced xylem sap flow and leaf water potential. Exposure of the cultivars to increased temperature, resulted in higher Fe concentration in the aerial part of the tolerant cultivar and lower carboxylation rate of rubisco in both cultivars. Stomatal limitation occurred only as a late response, reducing Fe accumulation with increasing temperature in the sensitive cultivar IRGA 417. Activation of photorespiration as an electron drain under excess Fe was also efficient with increasing temperature during heat waves and prevented further membrane damage. Sensitivity to iron toxicity and heat stress is associated with inefficient non-photochemical dissipation. Thus, compression of the events involved in the role of Fe and temperature increase will facilitate the development of new cultivars tolerant to climate change.

Descrição

ISBN

DOI

Citação

SOUZA, M. A. Mecanismos fotossintéticos em cultivares de arroz sob excesso de ferro e ondas de calor. 2023. 85 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fisiologia Vegetal)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

Link externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por

Licença Creative Commons

Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como acesso aberto