Respostas ecofisiológicas de mudas de espécies arbóreas a estresses abióticos e a doadores de óxido nítrico

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dc.contributor.advisorOliveira, Halley Caixeta de
dc.contributor.authorGuariz, Hugo Roldi
dc.contributor.bancaMedri, Cristiano
dc.contributor.bancaFaria, Ricardo Tadeu de
dc.contributor.bancaPicoli, Marcelo Henrique Savoldi
dc.contributor.bancaBebé, Felizarda Viana
dc.coverage.extent163 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2024-10-21T18:10:27Z
dc.date.available2024-10-21T18:10:27Z
dc.date.issued2023-12-11
dc.description.abstractDiante dos crescentes desmatamentos nos biomas brasileiros, os plantios florestais emergem como uma estratégia essencial para mitigar os impactos adversos e promover um equilíbrio ambiental. Face a este cenário, a implementação de técnicas inovadoras de plantios florestais surge como uma necessidade premente para mitigar os efeitos adversos dos ambientes degradados, como o excesso de luz incidente, reserva hídrica incipiente no solo, redução da capacidade nutricional do solo e da alteração microclimática gerados por esses danos ambientais. Dentre as técnicas utilizadas a rustificação de plantas, que visa favorecer seu estabelecimento e desenvolvimento após o plantio, associada com a utilização de óxido nítrico, propicia o desenvolvimento de características e mecanismos de proteção pelas plantas, sendo essa uma molécula sinalizadora importante sob condições de estresses. Diversos trabalhos demonstram a eficiência do NO na indução de resposta nas plantas contra estresses abióticos como seca, salinidade, luminosidade e temperaturas extremas. No entanto, pelo fato do NO ser gasoso, sua aplicação direta envolve limitações, principalmente de instabilidade desse composto, assim, a entrega de NO é principalmente mediada por moléculas doadoras. Nesse cenário, uma estratégia promissora é o aprisionamento de doadores de NO em nanomateriais, formando as nanopartículas, evitando assim a degradação desses doadores pelos efeitos abióticos, favorecendo uma liberação controlada de NO, ampliando seu período de ação e viabilizando sua aplicação em condições de campo. Assim, com o intuito de melhorar a qualidade de mudas usadas em reflorestamentos e plantios comerciais, os objetivos deste trabalho foram: i) analisar as respostas de mudas de Amburana cearensis, Hymenaea courbaril e Hymenaea stigonocarpa sob o regime de diferentes regimes de luz; ii) analisar as respostas de mudas de Amburana cearensis, Hymenaea courbaril e Hymenaea stigonocarpa submetidas ao processo de rustificação sob sol pleno sob a adição de S-nitrosoglutationa (GSNO) na forma livre e nanoencapsulada; iii) avaliar o comportamento de Amburana cearensis e Hymenaea courbaril numa simulação de reflorestamento, com plantio em campo sob tratamento de GSNO na forma nanoencapsulada, livre e a nanocápsula sem o ativo e verificar o efeito desses tratamentos na aclimatação destas mudas aos diversos estresses pós-plantio; iiii) avaliar os efeitos de diferentes concentrações de ácido mercaptosuccínico (MSNO) no desenvolvimento inicial de Khaya grandifoliola sob estresse hídrico. Os objetivos foram investigados por meio da avaliação de parâmetros morfológicos e fisiológicos e das mudas. Com a rustificação, as mudas de H. courbaril, H. stigonocarpa e A. cearensis apresentaram melhor qualidade e maiores condições de estabelecimento em campo quando produzidas em condições de sol pleno pelo fato de mostrarem habilidade para conciliar o crescimento e o investimento em atributos adaptativos sob condições de alta radiação conforme o índice de qualidade de Dickson, como também maiores valores de densidade estomática, espessura foliar, eficiência no uso da água, taxa assimilatória líquida, taxa de crescimento relativo, massa seca, área foliar e crescimento em diâmetro. O sombreamento intenso foi a condição que mais limitou o crescimento das mudas respondendo com o maior percentual de mortalidade para as três espécies. H. courbaril e H. stigonocarpa tiveram crescimento em altura e diâmetro favorecidos para os ambientes mais ensolarados, A. cearensis sofreu estiolamento, formando maior altura e menor diâmetro para o ambiente mais sombreado. Na tomada de decisão sobre o ambiente a utilizar cada espécie, devem ser considerados os parâmetros que refletem um crescimento em parte aérea e raiz consolidado com o incremento das variáveis fisiológicas. Ao analisar o efeito da utilização de doador de NO, na forma livre e encapsulada em nanocápsulas poliméricas de quitosana, na aclimatação destas mesmas espécies, verificamos que para H. stigonocarpa, os tratamentos com GSNO livre ou nanoencapsulado não diferiram entre si, diferindo apenas do tratamento testemunha ao analisar as variáveis fisiológicas e de crescimento. Hymenaea courbaril teve comportamento semelhante em relação às variáveis de crescimento, porém em análise das variáveis fisiológicas, somente os tratamentos NP-CS-GSNO 0,1 e 0,2 mM diferiram dos demais tratamentos. Amburana cearensis manteve comportamento semelhante aos jatobás, tendo praticamente diferença apenas no tratamento testemunha em relação aos demais. Para as variáveis fisiológicas a concentração 0,2 mM NP-CS-GSNO apresentou melhor desempenho para condutância estomática e para a fotossíntese, diferindo-se apenas da testemunha. Assim, o GSNO, doador de NO utilizado na forma livre e nanoencapsulada apresenta efeitos fisiológicos benéficos quando disponibilizado para espécies florestais nativas brasileiras, como H. stigonocarpa, H. courbaril e A. cearensis, desencadeando atividades de proteção e incremento no que tange a fotossíntese, condutância estomática e formação de biomassa. Dessa forma, sabendo do comportamento em viveiro com a suplementação de NO, analisamos o desenvolvimento inicial de H. courbaril e A. cearensis em campo, numa simulação de reflorestamento ambiental. Testamos a aplicação de GSNO-CS-NPs, com as nanopartículas de quitosana sem o ativo e GSNO livre, todos na concentração de 200 µM. Os melhores resultados foram observados para o tratamento com GSNO-CS-NPs, que resultou em melhor desempenho fisiológico das mudas, observado através de avaliações de fotossíntese, condutância estomática e atividade do fotossistema II. O tratamento com GSNO ocasionou menor mortalidade das mudas, apesar de os parâmetros de crescimento não terem sido afetados. Dessa forma, os resultados sugerem que a aplicação de GSNO-CS-NPs é uma estratégia promissora para proporcionar maior tolerância de mudas ao estresse pós-plantio. Por fim, testamos o efeito de dosagens do doador de NO ácido S-nitroso-mercaptosuccínico (MSNO) nas dosagens de 0; 0,1; 0,2 e 0,4 mM em plantas de Khaya grandifoliola sob estresse hídrico severo. Ao final, concluímos que a dosagem de 0,2 mM de MSNO foi capaz de promover maior tolerância às plantas de K. grandifoliola ao déficit hídrico severo, promovendo também a maior sobrevivência das plantas, desempenho fisiológico adequado, com maiores valores de transpiração, eficiência no uso da água, conteúdo relativo de água e condutância de água. De forma geral, os resultados desta tese indicam que o processo de aclimatação estimulou diferentes respostas entre as espécies estudadas, mostrando as limitações de cada espécie de se aclimatar às novas condições de luminosidade. Além disso, a suplementação de NO com seus respectivos doadores, seja na forma livre ou nanoencapsulada, favoreceu o desenvolvimento de características de tolerância ao processo de rustificação à alta irradiância, aos estresses pós-plantio e ao estresse hídrico severo.
dc.description.abstractother1Faced with increasing deforestation in Brazilian biomes and forest fires, forest plantations emerge as an essential strategy to mitigate adverse impacts and promote environmental balance. Given this scenario, the implementation of innovative techniques of forest plantations emerges as a pressing need to mitigate the adverse effects of degraded environments, such as excess incident light, incipient water reserve in the soil, the nutritional capacity of the soil and the microclimatic alteration generated by these environmental damages. Among the techniques used the rustification of plants, which aims to promote their establishment and development after planting, associated with the use of nitric oxide, promotes the development of characteristics and mechanisms of protection by plants, signaling molecule under stressful conditions. Several studies demonstrate the efficiency of NO in inducing response in plants against abiotic stresses such as drought, salinity, luminosity and extreme temperatures. However, because NO is gaseous, its direct application involves limitations, mainly of instability of this compound, thus, the delivery of NO is mainly mediated by donor molecules. In this scenario, a promising strategy is the trapping of NO donors in nanomaterials, forming the nanoparticles, thus avoiding the degradation of these donors by abiotic effects, favoring a controlled release of NO, extending its period of action and enabling its application in field conditions. Thus, in order to improve the quality of seedlings used in reforestation and commercial plantings, the objectives of this work were: i) to analyze the responses of seedlings of Amburana cearensis, Hymenaea courbaril and Hymenaea stigonocarpa under the regime of different light regimes; ii) analyse the responses of seedlings of Amburana cearensis, Hymenaea courbaril and Hymenaea stigonocarpa submitted to the rustification process under full sun under the addition of S-nitrosoglutationa (GSNO) in free and nanoencapsulated form; iii) evaluate the behavior of Amburana cearensis and Hymenaea courbaril in a reforestation simulation, with field planting under GSNO treatment in nanoencapsulated form, free and nanocapsule without the active and verify the effect of these treatments on the acclimation of these seedlings to the various post-planting stresses; iiii) evaluate the effects of different concentrations of mercaptosuccinic acid (MSNO) development of Khaya grandifoliola under water stress. The objectives were investigated through the evaluation of morphological and physiological parameters and seedlings. With rustification, the seedlings of H. courbaril, H. stigonocarpa and A. cearensis showed better quality and higher conditions of establishment in the field when produced in full sun conditions because they show ability to reconcile growth and investment in adaptive attributes under high conditions radiation according to the Dickson quality index, as well as higher values of stomatal density, leaf thickness, water use efficiency, net assimilation rate, relative growth rate, dry mass, leaf area and diameter growth. The intense shading was the condition that most limited the growth of seedlings responding with the highest percentage of mortality for the three species. Hymenaea courbaril and H. stigonocarpa had increased in height and diameter favored for the sunnier environments, A. cearensis suffered stretching, forming greater height and smaller diameter for the shadier environment. In decision making about the environment to be used by each species, the parameters that reflect a growth in shoot and root consolidated with the increase of physiological variables should be considered. When analyzing the effect of the use of NO donor, in free form and encapsulated in chitosan polymeric nanocapsules, in the acclimatization of these same species, we found that for H. stigonocarpa, treatments with free or nanoencapsulated GSNO did not differ between differing only from the witness treatment when analyzing the physiological and growth variables. Hymenaea courbaril had similar behavior in relation to growth variables, but in the analysis of physiological variables, only the treatments NP-CS-GSNO 0.1 and 0.2 mM differed from the other treatments. Amburana cearensis maintained behavior similar to Jatobás, having practically difference only in the witness treatment in relation to the others. For the physiological variables the concentration 0.2 mM NP-CS-GSNO presented better performance for stomatal conductance and for photosynthesis the treatments with GSNO differed only from the control. Thus, the GSNO, NO donor used in the free and nanoencapsulated form has beneficial physiological effects when available to native Brazilian forest species, such as H. stigonocarpa, H. courbaril and A. cearensis, activities and increase in relation to photosynthesis, stomatal conductance and biomass formation. Thus, knowing the behavior in nursery with NO supplementation, we analyzed the initial development of H. courbaril and A. cearensis in the field, in a simulation of environmental reforestation. We tested the application of GSNO-CS-nps, with chitosan nanoparticles without the active and free GSNO, all at 200 µM concentration. The best results were observed for the treatment with GSNO-CS-nps, which resulted in better physiological Stomatal conductance and photosystem II activity. Treatment with GSNO caused lower seedling mortality, although growth parameters were not affected. Thus, the results suggest that the application of GSNO-CS-nps is a promising strategy to provide greater tolerance of seedlings to post-planting stress. Finally, we tested the effect of S-nitroso-mercaptosuccinic acid (MSNO) donor dosages of 0; 0.1; 0.2 and 0.4 mM in Khaya grandifoliola plants under severe water stress. At the end, we concluded that the dosage of 0.2 mM of MSNO was able to promote greater tolerance to plants of K. grandifoliola to severe water deficit, also promoting greater plant survival, adequate physiological performance, with higher values of transpiration, efficiency in water use, relative water content and water conductance. In general, the results of this thesis indicate that the acclimatization process stimulated different responses between the studied species, showing the limitations of each species to acclimatize to the new light conditions. In addition, the supplementation of NO with their respective donors, either free or nanoencapsulated, favored the development of characteristics of tolerance to the rustification process to high irradiance, post-planting stresses and severe water stress.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18178
dc.languagepor
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Agronomia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Agronomia
dc.subjectNanotecnologia,
dc.subjectAmburana cearensis
dc.subjectHymenaea courbaril
dc.subjectHymenaea stigonocarpa
dc.subjectKhaya grandifoliola
dc.subjectKhaya grandifoliola - Estresse hídrico
dc.subject.capesCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.keywordsNanotechnology
dc.subject.keywordsAmburana cearensis
dc.subject.keywordsHymenaea courbaril
dc.subject.keywordsHymenaea stigonocarpa
dc.subject.keywordsKhaya grandifoliola
dc.subject.keywordsForests - Water stress
dc.titleRespostas ecofisiológicas de mudas de espécies arbóreas a estresses abióticos e a doadores de óxido nítrico
dc.title.alternativeEcophysiological responses of tree species seedlings to abiotic stresses and nitric oxide donors
dc.typeTesept_BR
dcterms.educationLevelDoutoradopt_BR
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agráriaspt_BR

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