O documento discute a tolerância à seca em cafeeiros. Resume três pontos principais: 1) Existem desafios em compreender os mecanismos de tolerância à seca devido à sua natureza poligênica e variabilidade de respostas entre genótipos e ambientes. 2) Vários aspectos fisiológicos influenciam a tolerância, como a eficiência do transporte e absorção de água, a densidade do lenho, e a capacidade antioxidativa. 3) Diferentes clones apresentam estratégias distintas de tolerância, como cont

1. Prof. Fábio M. DaMatta
Departamento de Biologia Vegetal
Universidade Federal de Viçosa - Brasil
E-mail: fdamatta@ufv.br

2. Estudos
fisiológicos
relacionados a
tolerância à
seca
Conferência Inter-
nacional de Coffea
canephora
Vitória, 11-15 de junho de 2012

3. O papel da fisiologia vegetal &
tolerância à seca em café
 Compreender os mecanismos de tolerância à
seca
 Buscar índices e critérios que permitam
identificar materiais genéticos mais
promissores, em termos de crescimento e
produção, sob condições de seca

4. Melhoramento para tolerância à
seca, utilizando-se critérios
fisiológicos:
Por que é tão difícil?

5. Definição da tolerância à seca
Clone A Clone B
Irrigado Seca Irrigado Seca
↓ 50% ↓ 33%
100sc/ha 50 sc/ha 60 sc/ha 40 sc/ha
Pergunta-se: qual o clone mais tolerante à seca?
Certamente, o clone B ! (maior estabilidade de
produção)

6. Desafios para compreenderem-se os
mecanismos de tolerância à seca
 A seca é um estresse multidimensional e de
herança poligênica;
 Conhece-se apenas uma pequena proporção
de genes envolvidos com as respostas das
plantas ao déficit hídrico;
 Há genótipos que são afetados não apenas
pela disponibilidade de água do solo, mas
também pela disponibilidade hídrica da
atmosfera;

7. Desafios para compreenderem-se os
mecanismos de tolerância à seca
 As respostas das plantas variam com a
intensidade e duração da seca (forte
interação genótipo x ambiente);
 Vários ciclos de produção para seleção de
uns poucos materiais promissores;
 Tolerância à seca & sistema radicular:
relação de difícil estudo;
 Pesquisas feitas com plantas em pequenos
vasos e em casa de vegetação.

8. A fisiologia da tolerância à seca

9. CO2

10. H2O CO2

11. Capacidade de perder
água: estômatos abertos
→ maior fotossíntese
Capacidade de transporte
de água: condutância
hidráulica do xilema
Capacidade de absorção
de água: quantidade e
profundidade de raízes

12. Densidade de
venação em
conilon: ~7
mm/mm2
Densidade de venação &
taxa de fotossíntese

13. Aspectos hidráulicos & fotossíntese

14. Lei de Hagen-Poiseuille: a taxa de fluxo
aumenta com a 4a potência do raio
Jv = (π.r 4.ΔΨ)/8.η.L
• Jv = fluxo de água
• r = raio do conduto do xilema
• ΔΨ = diferença de pressão
• η = viscosidade da água
• L = comprimento do vaso do xilema

15. Relação entre a densidade do caule
(lenho) & condutividade hidráulica

16. Eficiência & segurança hidráulica
• Ao se aumentar o diâmetro dos
vasos, aumenta-se a condutividade
hidráulica do xilema; no
entanto, também se aumenta a
vulnerabilidade à cavitação

17. vasos do
xilema com
cavitação

18. Tolerância à seca em Coffea
canephora

19. Clone Susceptível
variabilidade
Clone Tolerante

20. Clones tolerantes à seca

21. Relação entre a fotossíntese (A) e a condutância
estomática (gs) em clones de café conilon

22. Relação entre a condutância estomática (gs) e o
potencial hídrico (Ψpd) em clones de café conilon

23. Relação entre a condutância estomática (gs) e o déficit
de pressão de vapor (δe) em clones de café conilon

24. CT
DH
Condutividade hidráulica (KL) em 10 clones de
robusta sob irrigação (CT) e déficit hídrico (DH)

25. CT
DH
Taxa de fotossíntese (A) em 10 clones de robusta
sob irrigação (CT) e déficit hídrico (DH)

26. CT
DH
Condutância estomática (gs) em 10 clones de
robusta sob irrigação (CT) e déficit hídrico
(DH)

27. % de biomassa em ≠ órgãos, razão sist. radicular/parte aérea (SR/PA)
e densidade do caule, em 4 clones sob irrigação e seca
Folha Raiz Caule Densidade
Clone SR/PA
(%) (%) (%) (g cm-3)
Irr. 33 37 30 0.60 0.29
03
Seca 22* 47* 31 0.90* 0.45*
Irr. 45 18 37 0.22 0.56
14
Seca 33* 27* 39 0.38* 0.67*
Irr. 51 16 32 0.20 0.32
109
Seca 37* 28* 35* 0.39* 0.34
Irr. 51 24 25 0.32 0.28
Apoatã
Seca 54 25 22* 0.33 0.49*

28. Relação entre a densidade do caule e a eficiência do
uso da água em 10 clones de café conilon sob seca

29. Relação entre a densidade do caule e a transpiração em 10
clones de café conilon sob seca

30. Relação entre o diâmetro de vasos do xilema e cond.
hidráulica em 10 clones de café conilon sob irrigação

31. Relação entre o diâmetro de vasos do xilema e cond.
hidráulica em 10 clones de café conilon sob seca

32. irrigação seca

33. Relação entre o diâmetro de vasos do xilema a
transpiração em 10 clones de café conilon sob seca

36. Relação entre a densidade do caule e o índice de
vulnerabilidade do xilema à cavitação em 10 clones de
café conilon sob irrigação

37. Relação entre a densidade do caule e o índice de
vulnerabilidade do xilema à cavitação em 10 clones
de café conilon sob seca

38. CLONE 201 CLONE 14
Diâmetro: 139 µm Diâmetro: 119 µm
Frequência: 70 vasos mm-2 Frequência: 99 vasos mm-2
Índice de vulnerabilidade: 2 Índice de vulnerabilidade: 1.2

39. Capacidade de tolerar a falta
de água dentro da planta:
clones tolerantes têm um
sistema antioxidativo de
proteção mais robusto
contra a escaldadura

40. Atividades de enzimas antioxidativas e danos celulares em
2 clones de conilon sob condições irrigadas e sob seca
Clone 109A Clone 120
Enzimas Controle Seca Controle Seca
SOD 17.8 35.7 24.8 163.2
CAT 14.3 22.6 19.0 39.8
APX 0.31 0.83 0.42 1.34
Danos ~ 325% ~ 120%
MDA 75 322 103 233
Eletrólitos 2.7 11.3 3.1 6.6

41. Raízes e tolerância a seca

42. Profundidade do sistema radicular de clones
de conilon cultivados durante 18 meses em
tambores com 150 L de solo (1,2 m altura) –
depende do clone e propriedades do solo

43. No de dias para se atingir -3,0 MPa após suspensão da
irrigação em pés-francos (109 e 120) e enxertias recíprocas
Tratamento No de dias
109 18 1c
109/109 18 1c
120 25 1a
120/120 27 2a
109/120 25 1a
120/109 22 1b

44. Análise de componentes principais

45. Separação de clones em grupos com
distintos graus de tolerância à seca

46. Clones sensíveis à seca (clones 46, 109...)
 Controle deficiente da transpiração e/ou
baixa capacidade de absorção da água →
colapso do metabolismo sob seca
prolongada → grande desfolha → produção
altamente comprometida
 Exploração econômica requer irrigação

47. Estratégias de sobrevivência (ex. clone 14)
 Alto controle estomático da
transpiração, sistemas radiculares
relativamente profundos, alta densidade do
caule e baixa condutância hidráulica →
mantêm boa hidratação dos tecidos e
mantêm a área foliar, porém produzem
pouco, mesmo sob irrigação
 Clones com essas características
normalmente respondem de forma
insatisfatória à irrigação

48. Clones de aptidão dupla (clone 120...)
 Sistema radicular relativamente profundo e
sensibilidade estomática satisfatória à
disponibilidade de água, mas com alta
condutância hidráulica
 Tolerância protoplasmática à dessecação
 Clones com estabilidade de produção
relativamente elevada, podendo alcançar
altas produções mesmo sem irrigação

49. Tolerância à seca em Coffea canephora
 Não há um mecanismo único que explique a
diversidade genética da tolerância à seca
 A divergência genética da tolerância à seca
parece largamente governada pela capacidade
de absorção e taxas do uso da água
 Potencial hídrico e densidade do lenho podem
ser ferramentas úteis, e de fácil determinação,
para investigar a tolerância à seca
 Estudos complexos: se fossem fáceis, já teriam sido feitos!!!

50. UFV e INCAPER: parceria em busca de soluções
Paulinho Volpi
Paulo César Cavatte
Abraão Verdin
Samuel Martins
Maria Amélia Ferrão
Paulo M. Silva
Romário Ferrão
Elias Morais
Aymbiré Fonseca
Hugo A. Pinheiro
Sebastião (Tião) Silveira

51. Obrigado!
fdamatta@ufv.br