Tese
Mitigação das alterações climáticas em batata-doce por meio de filme de partículas de cálcio
Climate change mitigation in sweet potato using calcium particle film
Registro en:
FERREIRA, Jacqueline Alves Borges. Mitigação das alterações climáticas em batata-doce por meio de filme de partículas de cálcio. 2022 72 f. Tese (Doutorado em Agricultura e Biodiversidade) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2022
Autor
Ferreira, Jacqueline Alves Borges
Institución
Resumen
Given the current global climate change scenario, changes in plants' adaptive behavior are
expected, with variations in physiology, gene expression, and leaf anatomy. It is essential to
define which genes will be responsive and which are the variations in tissue structures and the
variations in physiological processes that may occur to understand and evaluate these
changes. This work was carried out considering the lack of information in Literature on such
variations in sweet potato plants photoprotected by particle films in situations of water
restriction. It was targeted to apply photoprotective treatment with particle film (CaO 10%
w/v) on the leaf surface of sweet potato plants and to evaluate variations in gene expression,
ecophysiological parameters, gas exchange, and leaf anatomy. For that, it prospected in a
theoretical study that the genes are involved in different adaptive mechanisms in plants.
Potential genes were identified, and correlations and co-expression were sought using
GeneMANIA and Cytoscape software. For field trials, the treatments were implemented
between November 2018 and March 2019 at the Experimental Station Rural Campus of the
Applied Agrarian Sciences Center of the Federal University of Sergipe (UFS).
Ecophysiological parameters based on gas exchange estimates, the difference between air and
leaf temperature, Falker indices, the fluorescence of chlorophyll a, gene expression (cdc2a),
and leaf anatomy were collected at different stages of plant development, with and without
water restriction. Particle film photoprotection minimized the harmful effects caused by
abiotic stresses, contributing to an increase in photosynthetic rate (A) and a more significant
difference between air and leaf temperature as a positive adaptive adjustment, even under
conditions of water restriction. There was a reduction in the fluorescence of chlorophyll a
estimates, related to the maximum cross-section (CSm) with particle film and a significant
increase in the effective quantum yield (ɸPSII), electron transport rate (ETR), maximum
quantum yield (Fv/Fm), and photochemical quenching (qP). In this plant homeostasis
mechanism, which was identified with the photoprotective use of particle film, there was a
reduction in the expression of the cdc2a gene related to light intensity stress, and anatomical
variations were identified in the diameter of the leaf midrib (DNC), which is an essential
variable for assessing the hydraulic conductance of plants and also crucial to predicting water
transport efficiency. In parallel with water restriction, each of these changes is part of a set of
plant responses in favor of tolerance or adaptation in stress situations. Thus, because of the
abiotic conditions imposed on the plants, photoprotection with particle film is a management
technique for sweet potato crops. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Diante do atual cenário das mudanças climáticas globais, prevê-se alterações no
comportamento adaptativo das plantas, com variações na fisiologia, na expressão de genes e
na anatomia foliar. Para compreender e avaliar estas modificações é importante definir quais
genes são responsivos e quais são as variações nas estruturas de tecidos, bem como as
variações em processos fisiológicos que podem ocorrer. Considerando a ausência de
informações na literatura sobre tais variações em plantas de batata-doce fotoprotegidas por
filmes de partículas em situações de restrição hídrica, realizou-se o presente estudo. O
objetivo foi empregar tratamento fotoprotetivo com filme de partículas (CaO 10% p/v) na
superfície foliar de plantas de batata-doce e avaliar as variações na expressão gênica, nos
parâmetros ecofisiológicos, nas trocas gasosas e na anatomia foliar. Para isto prospectou-se
em um estudo teórico, os genes que estão envolvidos em diferentes mecanismos adaptativos
em plantas. Foram identificados potenciais genes, para os quais se buscou correlações e coexpressão usando os Softwares GeneMANIA e Cytoscape. Para os ensaios em campo, os
tratamentos foram implantados entre os meses de novembro de 2018 a março de 2019, na
Estação Experimental Campus Rural do Centro de Ciências Agrárias Aplicadas da
Universidade Federal de Sergipe (UFS). Os parâmetros ecofisiológicos com base nas
estimativas de trocas gasosas, diferença entre temperatura do ar e da folha, índices de Falker,
fluorescência da clorofila a, expressão gênica (cdc2a) e anatomia foliar foram coletados em
diferentes estádios de desenvolvimento das plantas, com e sem restrição hídrica. O uso da
fotoproteção por filme de partículas minimizou os efeitos deletérios causados pelos estresses
abióticos, contribuindo para o aumento da taxa fotossintética (A) e maior diferença entre
temperatura do ar e da folha como um ajuste adaptativo positivo, mesmo sob condições de
restrição hídrica. Observou-se redução nas estimativas de fluorescência da clorofila a
relacionadas à seção transversal máxima (CSm) com filme de partículas, e significativo
aumento do rendimento quântico efetivo (ɸPSII), taxa de transporte de elétrons (ETR),
rendimento quântico máximo (Fv/Fm) e quenching fotoquímico (qP). Neste mecanismo de
homeostase da planta, identificado com o uso fotoprotetivo do filme de partículas, houve
redução na expressão do gene cdc2a, relacionado ao estresse por intensidade luminosa, e
foram identificadas variações anatômicas no diâmetro da nervura central das folhas (DNC),
variável importante para avaliar a condutância hidráulica das plantas e crucial para prever a
eficiência do transporte de água. Cada uma dessas alterações, em paralelo à restrição hídrica,
fazem parte de um conjunto de respostas das plantas a favor da tolerância ou adaptação em
situações de estresse. Assim, diante das condições abióticas impostas para as plantas, a
fotoproteção com filme de partículas torna-se indicada como técnica de manejo a ser
empregada na cultura da batata-doce. São Cristóvão