Parâmetros associados à resistência de genótipos de café a temperaturas negativas
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n5p2293Palavras-chave:
Coffea racemosa, Geada, Resistência ao frio, Avaliação visual, Análises fisiológicasResumo
Os danos fisiológicos em cafeeiros causados pelo estresse de frio podem variar de acordo com intensidade, tempo de exposição, genótipos, idade e status nutricional das plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os danos foliares, fisiológicos e bioquímicos decorrentes da exposição das mudas de café a temperaturas negativas e, assim, determinar a temperatura mínima letal para genótipos que poderão ser úteis em futuras pesquisas de cafeeiros mais resistentes ao frio. Foram avaliadas quatro progênies de Coffea arabica com introgressão de Coffea racemosa, três progênies de C. arabica com introgressão de Coffea liberica e a espécie C. racemosa, além das cultivares de C. arabica Mundo Novo IAC 376-4 e Catuaí Vermelho IAC 81, as quais foram usadas como controles suscetíveis. As plantas foram submetidas às temperaturas de -2, -3, -4 e -5 ºC em câmara climática de crescimento. As avaliações dos danos foliares e fisiológicos das mudas foram feitas pelo critério visual (método qualitativo) e por métodos quantitativos: fotossíntese, razão entre a fluorescência variável e máxima do fotossistema II (Fv/Fm), condutividade elétrica de solução de embebição dos discos foliares e teor de proteína. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 5x10, sendo 5 níveis de temperaturas e 10 genótipos, com 4 repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de agrupamento de médias Scott-Knott a 5% de significância. Realizou-se correlação de Pearson entre os dados para as médias dos genótipos. Os danos visuais foram detectados a partir de -3 °C e quando correlacionados com os demais parâmetros fisiológicos, observou-se resistência somente para a espécie C. racemosa. Temperaturas entre -4 e -5 °C foram as mais adequadas para testar resistência ao frio em progênies de café.
Referências
Batista-Santos, P., Lidon, F. C., Fortunato, A., Leitão, A. E., Lopes, E. F., Partelli, F. L., Ribeiro, A. I., & Ramalho, J. C. (2011). The impact of cold on photosynthesis in genotypes of coffea spp. photosystem sensitivity, photoprotective mechanisms and gene expression. Journal of Plant Physiology, 168(1), 792-806. doi: 10.1016/j.jplph.2010.11.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jplph.2010.11.013
Bertamini, M., Zulini, L., Muthuchelian, K., & Nedunchezhian, N. (2007). Low night temperature effects on photosynthetic performance on two grapevine genotypes. Biologia Plantarum, 51(2), 381-385. doi: 10.1007/s10535-007-0080-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s10535-007-0080-2
Björkman, O., & Demmig, B. (1987). Photon yield of O2 evolution and chlorophyll fluorescence characteristics at 77 K among vascular plants of diverse origins. Planta, 170(4), 489-504. doi: 10.1007/BF00402983 DOI: https://doi.org/10.1007/BF00402983
Borges, L. C., & Ferreira, D. F. (2003). Poder e taxas de erro tipo I dos testes Scott-Knott, Tukey e Student-Newman-Keuls sob distribuições normal e não normais dos resíduos. Revista de Matemática e Estatística, 21(1), 67-83. https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-70350765531&origin=inward&tx Gid=777134d9c841112cb06b18160df9a036
Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72(1-2), 248-254. doi: 10.1016/ 0003-2697(76)90527-3 DOI: https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3
Bunn, C., Läderach, P., Rivera, O. O., & Kirschke, D. (2015). A bitter cup: climate change profile of global production of Arabica and Robusta coffee. Climatic Change, 129(1), 89-101. doi: 10.1007/s10584-014-1306-x DOI: https://doi.org/10.1007/s10584-014-1306-x
Caramori, P. H., & Manetti, J., Fº. (2002). Effect of leaf water potential on cold tolerance of Coffea arabica. Brazilian Archives of Biology and Technology, 45(4), 439-443. doi: 10.1590/S1516-89132002000600006 DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-89132002000600006
Craparo, A. C. W., Van Asten, P. J., Läderach, P., Jassogne, L. T., & Grab, S. W. (2015). Coffea arabica yields decline in Tanzania due to climate change: Global implications. Agricultural and Forest Meteorology, 207(15), 1-10. doi: 10.1016/j.agrformet.2015.03.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.03.005
Douce, R., & Heldt, H. W. (2000). Photorespiration. In R. C. Leegood, T. D. Sharkey, & S. Von Caemmerer (Eds.), Photosynthesis. Advances in photosynthesis and respiration (vol. 9, p. 115-136). Dordrecht. doi: 10.1007/0-306-48137-5_5 DOI: https://doi.org/10.1007/0-306-48137-5_5
Fortunato, A. S., Lidon, F. C., Batista-Santos, P., Leitão, A. E., Pais, I. P., Ribeiro, A. I., & Ramalho, J. C. (2010). Biochemical and molecular characterization of the antioxidative system of coffea sp. under cold conditions in genotypes with contrasting tolerance. Journal of Plant Physiology, 167(1), 333-342. doi: 10.1016/j.jplph.2009.10.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jplph.2009.10.013
Fürtauer, L., Weiszmann, J., Weckwerth, W., & Nägele, T. (2019). Dynamics of plant metabolism during cold acclimation. International Journal of Molecular Sciences, 20(21), 5411. doi: 10.3390/ijms20215411 DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20215411
Geromel, C., Ferreira, L. P., Bottcher, A., Pot, D., Pereira, L. F. P., & Leroy, T. (2008). Sucrose metabolism during fruit development in Coffea racemosa. Annals of Applied Biology, 152(2), 179-187. doi: 10.1111/j. 1744-7348.2007.00199.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2007.00199.x
Guy, C., & Haskell, D. (1988). Detection of polypeptides associated with the cold acclimation process in spinach. Electrophoresis, 9(11), 787-796. doi: 10.1002/elps.1150091115 DOI: https://doi.org/10.1002/elps.1150091115
Hendrickson, L., Ball, M. C., Wood, J. T., Chow, W. S., & Furbank, R. T. (2004). Low temperature effects on photosynthesis and growth of grapevine. Plant, Cell & Environment, 27(7), 795-809. doi: 10.1111/j.1365-3040.2004.01184.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2004.01184.x
Intergovernmental Panel on Climate Change (2014). Climate change 2014: mitigation of climate. Summary for policymakers and Technical Summary. IPCC. https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ WGIIIAR5_SPM_TS_Volume.pdf DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9781107415416
Lima, A. L. S., Matta, F. M. da, Pinheiro, H. A., Totola, M. R., & Loureiro, M. E. (2002). Photochemical responses and oxidative stress in two clones of Coffea canephora under water deficit conditions. Environmental & Experimental Botany, 47(1), 239-247. doi: 10.1016/S0098-8472(01)00130-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0098-8472(01)00130-7
Lima, E. P., & Silva, E. L. (2008). Temperatura base, coeficiente de cultura e graus-dia para cafeeiro arábica em fase de implantação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 12(3), 266-273. doi: 10. 1590/S1415-43662008000300007 DOI: https://doi.org/10.1590/S1415-43662008000300007
Manetti, J., Fº., Oliveira, C. M. G. de, Caramori, P. H., Nagashima, G. T., & Hernandez, F. B. T. (2018). Cold tolerance of forage plant species. Semina: Ciências Agrárias, 39(4), 1469-1475. doi: 10.5433/1679-0359. 2018v39n4p1469 DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0359.2018v39n4p1469
Mariucci, V., Jr., Shigueoka, L. H., Pereira, C. T. M., Carducci, F. C., Sera, T., & Sera, G. H. (2022). Resistance to frost in Arabica coffee lines introgressed with Coffea racemosa Lour. genes. Australian Journal of Crop Science, 16(3), 338-342. doi: 10.21475/ajcs.22.16.03.p2925 DOI: https://doi.org/10.21475/ajcs.22.16.03.p2925
Matta, F. M. da, Maestri, M., Mosquim, P. R., & Barros, R. S. (1997). Photosynthesis in coffee (Coffea arabica and C. canephora) as affected by winter and summer conditions. Plant Science, 128(1), 43-50. doi: 10. 1016/S0168-9452(97)00142-8 DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-9452(97)00142-8
Matta, F. M. da, & Ramalho, J. D. C. (2006). Impacts of drought and temperature stress on coffee physiology and production: a review. Brazilian Journal of Plant Physiology, 18(1), 55-81. doi: 10.1590/s1677-0420 2006000100006 DOI: https://doi.org/10.1590/S1677-04202006000100006
Nitsche, P. R., Caramori, P. H., Ricce, W. S., & Pinto, L. F. D. (2019). Atlas climático do estado do Paraná. Instituto Agronômico do Paraná.
Partelli, F. L., Vieira, H. D., Viana, A. P., Batista Santos, P., Rodrigues, A. P., & Leitão, A. E. (2011). Low temperature impact on photosynthetic parameters of coffee genotypes. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 44(11), 1404-1415. doi: 10.1590/s0100-204x2009001100006 DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2009001100006
Petek, M. R., Sera, T., & Alteia, M. Z. (2005). Selection for frost resistance in Coffea arabica progenies carrying C. liberica var. dewevrei genes. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 5(3), 355-362. doi: 10.12702/1984-7033.v05n03a14 DOI: https://doi.org/10.12702/1984-7033.v05n03a14
Ramalho, J. C., Quartin, V. L., Leitão, E., Campos, P. S., Carelli, M. L. C. V., Fahl, J. I., & Nunes, M. A. (2003). Cold acclimation ability and photosynthesis among species of the tropical Coffea genus. Plant Biology, 5(6), 631-641. doi: 10.1055/s-2003-44688 DOI: https://doi.org/10.1055/s-2003-44688
Rapacz, M., Gąsior, D., Kościelniak, J., Kosmala, A., Zwierzykowski, Z., & Humphreys, M. W. (2007). The role of the photosynthetic apparatus in cold acclimation of Lolium multiflorum. Characteristics of novel genotypes low-sensitive to PSII over-reduction. Acta Physiologiae Plantarum, 29(4), 309-316. doi: 10. 1007/s11738-007-0040-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s11738-007-0040-7
Ribeiro, R. V., Machado, E. C., Santos, M. G., & Oliveira, R. F. (2009). Photosynthesis and water relations of well-watered orange plants as affected by winter and summer conditions. Photosynthetica, 47(2), 215-222. doi: 10.1007/s11099-009-0035-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s11099-009-0035-2
Rozzetto, D. S., Marschalek, R., Stuker, H., Raimondi, J. V., & Eberhardt, D. S. (2017). Tolerância de genótipos de arroz irrigado submetidos a estresse por baixas temperaturas na fase reprodutiva. Agropecuária Catarinense, 28(2), 61-66. doi: 10.1590/1807-1929
Saini, R. K., Shang, X. M., Ko, E. Y., Choi, J. H., & Keum, Y. S. (2018). Stability of carotenoids and tocopherols in ready-to-eat baby-leaf lettuce and salad rocket during low temperature storage. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 67(5), 489-495. doi: 10.3109/09637486.2016.11 72059 DOI: https://doi.org/10.3109/09637486.2016.1172059
Sanghera, G. S., Wani, S. H., Hussain, W., & Singh, N. B. (2011). Engineering cold stress tolerance in crop plants. Current Genomics, 12(1), 30-43. doi: 10.2174/138920211794520178 DOI: https://doi.org/10.2174/138920211794520178
Siebeneichler, S. C., Sant'ana, R., Martinez, C. A., Mosquim, P. R., Cambraia, J., & Chagas, J. M. (2000). Efeitos da baixa temperatura no crescimento e nos teores de açúcares solúveis e de prolina em dois cultivares de feijão. Revista Ceres, 47(273), 495-509. http://www.ceres.ufv.br/ojs/index.php/ceres/article/ view/2617
Souza, B. P. D., Prieto Martinez, H. E., Caixeta, E. T., Carvalho, F. P. de, Clemente, J. M., Loureiro, M. E., & Sturião, W. P. (2015). Trocas gasosas em mudas de café arábica submetidas ao déficit hídrico e deficiência de nitrogênio. Anais do Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil, Curitiba, PR, Brasil, 9.
Stirbet, A. (2011). On the relation between the Kautsky effect (chlorophyll a fluorescence induction) and photosystem II: basics and applications of the OJIP fluorescence transient. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 104(1-2), 236-257. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2010.12.010 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2010.12.010
Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2017). Fisiologia e desenvolvimento vegetal (6a ed.). Artmed.
Tseng, M. J., & Li, P. H. (1991). Changes in protein synthesis and translatable messenger rna populations associated with aba induced cold hardiness in potato (Solanum commersonii). Physiologia Plantarum, 81(3), 349-358. doi: 10.1111/j.1399-3054 DOI: https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1991.810310.x
Van der Vossen, H., Bertrand, B., & Charrier, A. (2015). Next generation variety development for sustainable production of arabica coffee (Coffea arabica L.): a review. Euphytica, 204(2), 243-256. doi: 10.1007/s10 681-015-1398-z DOI: https://doi.org/10.1007/s10681-015-1398-z
Yusuf, M. A., Kumar, D., Rajwanshi, R., Strasser, R. J., Tsimilli-Michael, M., & Sarin, N. B. (2010). Overexpression of γ-tocopherol methyl transferase gene in transgenic Brassica juncea plants alleviates abiotic stress: physiological and chlorophyll a fluorescence measurements. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics, 1797(8), 1428-1438. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.02.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2010.02.002
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Semina: Ciências Agrárias
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc/4.0/88x31.png)
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Semina: Ciências Agrárias adota para suas publicações a licença CC-BY-NC, sendo os direitos autorais do autor, em casos de republicação recomendamos aos autores a indicação de primeira publicação nesta revista.
Esta licença permite copiar e redistribuir o material em qualquer meio ou formato, remixar, transformar e desenvolver o material, desde que não seja para fins comerciais. E deve-se atribuir o devido crédito ao criador.
As opiniões emitidas pelos autores dos artigos são de sua exclusiva responsabilidade.
A revista se reserva o direito de efetuar, nos originais, alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua e a credibilidade do veículo. Respeitará, no entanto, o estilo de escrever dos autores. Alterações, correções ou sugestões de ordem conceitual serão encaminhadas aos autores, quando necessário.