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Projeto: Combinação K:Mg na atividade da Rubisco, metabolismo fotossintético, antioxidante e relações com a produtividade do cafeeiro

Financiamento: Yara Brasil Fertilizantes

Responsável: Nhandara Angelica Carvalho Mendes

Descrição: O magnésio (Mg) é considerado um elemento mineral essencial para as plantas e como parte integrante do ambiente abiótico, a sua disponibilidade tem um efeito preponderante sobre a atividade biológica, exercendo influência no crescimento e no vigor das plantas. A necessidade de Mg para o crescimento ótimo da planta é de 1,5 a 3,5 g kg1 em partes vegetativas e altas concentrações de Mg podem melhorar a qualidade nutricional das plantas, sendo que o Mg tem importante função como átomo central da molécula de clorofila, com papel fundamental para a realização da fotossíntese, atuando também na síntese de proteínas e ácidos nucléicos, no equilíbrio entre cátion e ânions e nas regulações do pH celular, do turgor das células e das atividades das enzimas, destacando-se que em altas concentrações de Mg e em pH acima de 6.

O Mg apresenta diversas funções na fotossíntese sendo constituinte da clorofila e atuando no controle do empilhamento de tilacóides, sendo que muitas reações enzimáticas também requerem ou são promovidas pelo Mg. A deficiência de Mg inibe o crescimento das plantas devido a oxidação das moléculas de clorofila e as atividades da Rubisco (RuBP carboxilase). As taxas fotossintéticas das plantas são prejudicadas com a diminuição das concentrações de Mg no tecido foliar, sendo que a síntese de clorofila e a fixação de CO2 são afetadas pelo mesmo ponto crítico de baixa concentração de Mg.

A deficiência de Mg induz a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) como radical superóxido (O2.-), peróxido de hidrogênio (H2O2), radical hidroxila (OH.) e oxigênio singleto (1O2) como ilustrado na Figura 1. Plantas deficientes em Mg apresentam menor concentração de carotenoides e clorofilas, portanto, ficam mais sensíveis a radiação solar. A quantidade de luz que chega nas folhas com baixa concentração de pigmentos fotossintetizantes gera uma excitação elevada da clorofila a ocasionando a formação de EROs na célula vegetal. Altas concentrações de EROs tem a capacidade de oxidar ou destruir a fosfocamada lipídica da membrana celular ocasionando o desequilíbrio de pH celular, oxidação de pigmentos como de clorofilas, causando clorose internerval como ilustrado na Figura 1.

 

Figura 1. Geração de EROs em folha de café em resposta a deficiência de Mg foliar. Foto: Dr. Kaio Dias (Yara Brasil).

Altas concentrações de EROS são extremamente tóxicas para constituintes do cloroplasto e enzimas fotossintetizantes, levando a inibição da fotossíntese e indução de clorose e necrose, também conhecido como escaldadura do cafeeiro. Os cloroplastos são bem equipados com enzimas do metabolismo antioxidativo para remover as EROs e minimizar os efeitos peroxidativos. Esse sistema é dividido entre enzimático composto pelas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX) e glutationa redutase (GR), e sistema não oxidante, constituído por ácido ascórbico, tocoferóis, carotenoides, flavonoides e açúcares. A Figura 1 ilustra o sintoma de clorose causado pela radiação solar devido a deficiência de Mg. Alta intensidade luminosa leva a danos fotooxidativos e plantas de café são muito sensíveis a luz, pois sua origem é regiões sombreadas.

Manejo agrícola com adubação magnesiana é necessário para aumentar a formação de cloroplastos e clorofilas para dissipar excesso de energia proveniente da luz solar. Além disso, o Mg aumenta a atividade de enzimas antioxidativas como SOD, CAT, APX e GR para eliminar o excesso de produção de EROs como H2O2 na célula. Entre outras funções, podem ser citadas a participação do Mg no transporte de carboidrato, na respiração e na regulação enzimática – como, por exemplo, na ativação da Rubisco, enzima responsável pela assimilação do carbono presente no CO2 em carboidrato (CH2O). O produto desse processo (CH2O) representa 96% da biomassa seca de qualquer planta, da qual por volta de 42% é carbono (C). Portanto, os cafezais com deficiência de Mg serão menos produtivos, e a vegetação onde se dará a próxima safra será também prejudicada.

O objetivo desse trabalho é avaliar a combinação de doses Mg e K na atividade fotossintética, rubisco e metabolismo antioxidante e reflexos na produtividade do cafeeiro arábica cv. Icatu numa lavoura com 6 anos de idade. Altas concentrações de K diminuiu a disponibilidade de Mg, portanto, o objetivo desse estudo é propor recomendações de formas de aplicação de Mg para evitar clorose, aumentar eficiência fotossintética para produção de açúcar e maior produtividade.