Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.1987.tde-20231122-093456
Documento
Autor
Nombre completo
Eduardo Caruso Machado
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 1987
Director
Título en portugués
Coeficientes de respiração de crescimento e de manutenção em milho (Zea mays L.) e arroz (Oryza sativa L.) submetidos ao estresse de alumínio
Palabras clave en portugués
ALUMÍNIO
CRESCIMENTO VEGETAL
ESTRESSE
MILHO
RESPIRAÇÃO
VEGETAL
Resumen en portugués
Da produção fotossintética bruta de uma planta uma fração é convertida em fitomassa (biossíntese), outra é destinada a manutenção da integridade celular e outra é oxidada à CO2 e H2O pela respiração. Conceitualmente, as perdas respiratórias estão associadas à biossíntese de nova fitomassa, e com a manutenção da fitomassa existente. O balanço diário de carbono (BC) da planta, ou de seus órgãos separadamente, pode ser descrito pela equação ΔS/Δt = Y(ΔS/Δt - M P), onde ΔP/Δt é o incremento diário de fitomassa, Y a eficiência de conversão (incremento de fitomassa por unidade de substrato utilizado), ΔS/Δt o substrato disponível, M o coeficiente de respiração de manutenção e P a fitomassa a ser mantida. Neste trabalho teve-se como objetivos: 1) montar um sistema para medidas do BC, sob condições controladas, em plantas intactas; 2) determinar a eficiência de conversão e o coeficiente de respiração de manutenção de plantas intactas e de seus órgão, raízes e parte aérea , separadamente, em cultivares de milho e arroz, tolerantes e sensíveis ao Al3+, quando submetidas ao estresse. Foram utilizados dois híbridos simples de milho, HS 1227 e HS 7777, e duas cultivares de arroz, IAC-165 e IAC-899. As cultivares HS 1227 e IAC-165 são tolerantes, enquanto que HS 7777 e IAC-899 são sensíveis ao Al+3. Os coeficientes Y e M foram estimados variando-se ΔP/Δt em função de ΔS/Δt, os quais foram medidos pelo fluxo de CO2 em períodos alternados de 12h de luz (influxo de CO2 e escuro (efluxo de CO2). Os parâmetros ΔP/Δt e ΔS/Δt foram obtidos em duas condições: uma de alta irradiância, em que as plantas cresciam ativamente; outra, com baixa irradiância onde o influxo fotossintético diário de CO2 era balanceado pelas perdas respiratórias e ΔP/Δt = 0, ou ΔS/Δt = MP (estado de manutenção). O sistema de medidas desenvolvido mostrou-se adequado para medidas das trocas de C02 da planta, permitindo a análise das relações quantitativas entre fotossíntese, respiração e crescimento. A eficiência de conversão da planta (Y) e da parte aérea (YA) não diferiram entre milho (C4) e arroz (C3), indicando que o metabolismo fotossintético não interfere no processo de conversão de fotossintetizados em fitomassa . Independente da cultivar, YA foi maior que YR (eficiência de conversão das raízes); enquanto que o coeficiente de respiração de manutenção foi sempre maior para as raízes. A menor eficiência das raízes pode estar relacionada à necessidade adicional de energia para a absorção iônica, acrescida da baixa eficiência respiratória das raízes. A avaliação da produção bruta de fotossintetizados permite a diferenciação entre cultivares tolerantes e sensíveis ao Al+3. Entretanto, não houve evidências que possibilitem relacionar eficiência de conversão ou coeficiente de respiração de manutenção com tolerância ao estresse de Al3+.
Título en inglés
Respiration growth and maintenance coefficients in maize (Zea mays L.) and rice (Oryza sativa L.) grown under aluminum stress
Resumen en inglés
A fraction of the gross photosynthesis production of a plant is converted into phytomass (biosynthesis), another is used for maintenance of the cells machinery and another is oxidized as CO2 and H2O by the respiration. Theoretically the respiratory losses are associated with the biosynthesis of the new phytomass, and with the maintenance of the existing phytomass. The daily carbon balance of the whole plant, or of its organs, can be described by the equation ΔP/Δt = Y(ΔS/Δt - M P), where ΔP/Δt is the daily growth of the phytomass, Y is the conversion efficiency (phytomass growth by the unit substrate used), ΔS/Δt is the available substrate, M is the maintenance coefficient, and P is the present phytomass. This work had two objectives: 1) to construct a system for measuring the carbon balance, under controlled conditions, in whole plants; 2) to determine the conversion efficiency (Y) and maintenance coefficient (M) of whole plants and its organs, roots and tops, in maize and rice, sensitives and tolerants to aluminum toxicity, grown under such stress. Two single maize hybrids, HS 1227 and HS 7777, and two rice cultivars, IAC-165 and IAC-899, were used. HS 1227 and IAC-165 are tolerants, while HS 7777 and IAC-899 are sensitives to Al3+. Coefficients Y and M were estimated by varying ΔP/Δt as function of ΔS/Δt, which were measured by the CO2 flux in alternated periods of 12 h of light (CO2 influx) and of dark (CO2 efflux). The parameters ΔP/Δt and ΔS/Δt were obtained under two conditions: one of high irradiance, where the plants grew actively: another with low irradiance, where the daily photosynthetic influx of CO2 was balance by the respiratory losses and ΔP/Δt = 0, that is, ΔS/Δt = M P (maintenance state). Without the Al3+ the whole plant (Y) and the top (YA) conversion efficiency were, respectively, about 0.75 and 0.80, for both maize (C4 plant) and rice (C3 plant), showing that photosynthetic pathway, apparently, does not interfere with the conversion process. Independently of the species YA was greater than YR (root efficiency) while for the maintenance coefficient the inverse was true. The smaller efficiency of the roots can be associated with the need for extra energy for the ionic absorption from the soil solution, and also with a low respiration efficiency. Under Al3+ stress the sensitives cultivars, IAC-899 and HS 7777, had a reduction of approximately 20% in ΔS/Δt and ΔP/Δt, while for the tolerants, IAC-165 and HS 1227, such parameters practically were not affected. Under Al3+ stress, in all cultivars, YR increased by 12 to 15%, while YA was not affected. The increase in YR was about the same irrespective to the cultivars, tolerant or not, and for such it is not possible to use it for screening plants. The maintenance coefficient showed also no relationships with tolerance to aluminum toxicity.
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Fecha de Publicación
2023-11-24