Efeitos ecometabolômicos da elevação de CO2 atmosférico em grãos de Coffea arabica
Data
2021-07-16
Autores
Marcheafave, Gustavo Galo
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Resumo
A cafeicultura é uma atividade agrícola dependente de fatores climáticos. Como o metabolismo das plantas é regulado em resposta à fatores ambientais, a elevação dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera associada aos diversos estresses abióticos pode influenciar e consequentemente alterar o seu metaboloma. Grãos de cafeeiros cultivados no experimento de enriquecimento de dióxido de carbono ao ar livre sob dois níveis de CO2, atual ou elevado, associados com irrigação ou cultivados em condições de água de campo (sem irrigação) foram explorados utilizando impressões digitais ecometabolômicas de UV, NIR, RMN de 1H, SWV e FT-IR. Os extratos foram obtidos a partir de um planejamento estatístico de misturas composto por etanol, diclorometano, hexano e éter etílico. A técnica NIRS mostrou que etanol puro e a mistura binária envolvendo etanol e diclorometano foram os solventes que permitiram a discriminação dos extratos de grãos de café oriundos das diferentes perturbações ambientais. Similarmente, os resultados das impressões digitais UV obtidos a partir de etanol puro e da mistura binária etanol-diclorometano mostraram as maiores discriminações metabólicas entre os níveis de CO2. A biossíntese dos principais metabólitos como ácidos clorogênicos, cafestol, caveol e cafeína foi alterada devido às condições ambientais. Maiores quantidades de ácidos clorogênicos e caveol foram observadas em grãos de plantas irrigadas cultivadas com CO2 elevado e irrigadas no nível atual de CO2. A partir do ASCA, o fator CO2 mostrou efeito significativo na mudança do perfil de RMN de 1H das impressões digitais. O fator considerando a disponibilidade de água no solo e a interação (CO2 × água) não foram significativos. As impressões digitais de RMN de 1H com análise por ACP, ASCA e PLS-DA determinaram perfis espectrais para ácidos graxos, cafeína, trigonelina e de glicose com aumentos em grãos de CO2 atual, enquanto ácido quínico/ácidos clorogênicos, ácido málico e caveol/cafestol aumentaram em grãos de café sob elevado CO2. Multi-blocos foram formados usando dados de UV, NIRS, RMN de 1H, SWV e FT-IR. ComDim possibilitou investigar todas essas diferentes impressões digitais de acordo com o solvente extrator e em virtude do aumento de CO2 atmosférico. Etanol e etanol-diclorometano apresentaram as melhores separações entre as impressões digitais devido ao CO2 atmosférico na análise multibloco. As maiores saliências para a separação entre os grãos cultivados em atmosfera elevada de CO2 foram para o RMN de 1H e SWV anódico, que indicou quercetina e ácido clorogênico como compostos importantes em grãos de café cultivados sob CO2 atual e elevado, respectivamente. Os resultados indicam que a discriminação depende das propriedades intrínsecas da matriz orgânica e do tipo de solvente utilizado, neste caso etanol e etanol-diclorometano foram responsáveis por indicar as mudanças químicas nos grãos de C. arabica sob mudança climática.
Descrição
Palavras-chave
Mudanças climática, Metabolômica, Planejamento estatístico de misturas, Quimiometria, Metabólitos