Efeitos fisiologicos da fotoinibição da fotossintese em plantas jovens de cafeeiro (Coffea arabica L.)

A espécie Coffea arabica é considerada sensível às baixas temperaturas, podendo ser afetada em todo o seu ciclo. Essa espécie, principalmente na fase jovem, quando exposta à luz, após um período sob baixa temperatura, se torna mais sensível. Considerando a importância econômica da cultura cafeeira como item de exportação e ocupação de mão de obra agrícola no país, E reconhecendo que o cultivo do cafeeiro É afetado pela sazonalidade dos eventos climáticos adversos, dentre eles as temperaturas de resfriamento, a proposta deste trabalho justifica-se não só pelos aspectos de investigação básica, corno também pelas aplicações agronômicas que oferece, subsidiárias para os estudos visando o melhoramento genético desta cultura. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da temperatura de resfriamento na atividade do PSII e na susceptibilidade à fotoinibição, através do estudo da cinética de fluorescência da clorofila a, e a participação dos pigmentos cloroplastídicos na tolerância e na capacidade de recuperação dos danos sofridos pelo tecido fotossintetizante de plantas jovens de cafeeiro. A temperatura de resfriamento inibiu O acúmulo dos pigmentos cloroplastídicos, alterando a capacidade do tecido fotossintetizante de plântulas estioladas de cafeeiro em captar e transferir a energia luminosa até os centros de reação do PSII. Consequentemente, houve uma redução na eficiência de utilização da energia quântica por parte do PSrr. O resultado foi uma atenuação da fluorescência emitida e redução (com exceção para Fo) no tempo de ocorrência dos transientes, provavelmente, em resposta a uma menor concentraçãode clorofila a e às limitações no fluxo de elétrons através do PSII . Houve uma tendência de aumento no empilhamento dos tilacóides, ou seja, uma maior organização do conteúdo de membranas dos cloroplastos com oaumento no conteÚdo dos pigmentos cloroplastídicos. Quando as plantas foram submetidas ao tratamento de resfriamento, o estresse causado pelo frio gerou um desarranjo no aparelho fotossintético, induzindo uma queda no nível de empilhamento (organização) das membranas que constituem os tilacóides e, consequentemente, na eficiência quântica do PSII. Com a mudança da temperatura de 10 para 25°C, houve um aumento no nível de organização das membranas dos tilacóides e, apesar da síntese dos pigmentos ter sido inibida em mais de 50% após o tratamento de resfriamento, a eficiência quântica do PSII foi re-stabelecida. Os resultados indicaram uma redução generalizada na eficiência quântica do PSII quando as plântulas de cafeeiro foram mantidas no escuro. A redução ocorreu tanto nas plântulas submetidas ao tratamento de resfriamento, quanto no material controle.Isso demonstra que não apenas A temperatura de resfriamento estaria atuando como causa dessas alterações na atividade do PSrr. É provável que tenha ocorrido um esgotamento das reservas do tecido, com a taxa respiratÓria excedendo à fotossintética, já que essa era nula, uma vez que a energia de excitação esteve comprometida pela permanência das plântulas no escuro. As plantas de cafeeiro que foram submetidas ao tratamento fotoinibitório (2500 Umol/m2.s), após o tratamento de resfriamento, sofreram um Dano maior no aparelho fotossintético. Nessas plantas, a recuperação da eficiência quântica do PSII foi muito inferior a das plantas mantidas em 25°C . Conclui-se que a manutenção da integridade das membranas dos tilacóides pela ação protetora dos pigmentos cloroplastídicos é fundamental, mais que a concentração desses, para a conservação de alta eficiência quântica do PSII' O tecido fotossintetizante após tratamento de resfriamento não foi capaz de recuperar plenamente a sua atividade quando as plantas foram expostas à densidade de fluxo de fótons fotos sintéticos de 2500 J.1Inol/m2.sThe Coffea arabíca species is considered sensitive to chilling throughout its growth cycle, in view of the many forros of damage caused by this phenomenon. This species, especially at yunger stages, when exposed to light, becomes more sensitive after a period under lower temperatures. Considering the economic importance of coffee such as export and employment of agricultural labour, and recognising that the coffee crop is subjectto adverse seasonal effects, extreme temperatures included, the present investigati_n may be justified not only through basic aspects, but aIs o by agronomic applications which offer informationfor breding programs. The aim of this research was to analyse the effects of chilling ontheactivity of PSII and the susceptibility of photoinhibition through akinetic study of chlorophyll afluorescence; study the participation of chloroplast pigments in tolerance; and determine the capacity of recovery from the damages suffered by the photosynthetic tis sues of young coffee plants. The result of this investigation showed that chilling inhibited the accumulation of the chloroplast pigments and caused an alteration in the capacity of the photosynthetic tissues of etiolated seedlings of coffee to capture and transfer light energy to reaction centers of PSII. The result was an attenuation of emitted fluorescence and a reduction (except for Fo) of the time of transient occurrence. Probably, this isaconsequence of alower chlorophyll aconcentration and a limitation of electron flow through PS11. In this investigations, the observed results alsoshow a tendency for increased stacking of thylakoids, that is a grat?r organisation of chloroplast membrane contents. When the plants were submitted to chilling, the resulting stress created adisorder of the photosynthetic apparatus, inducing a decrease in the level of stacking (organization) of membranes which forro the thylakoides and, consequently, affecting the PSII quantum yield. On changing the temperatures from 10 t 25°C, there was a increase in the levelof membrane organization and, in s-pite of pigment synthesis being inhibited roore than 50% after chilling,PSII quantum yieldwasrestared. There was a generalised reduction in the PSII quantum yield when the coffee seedling was kept in the dark. The reduction occurred both in seedlings submitted to chilling as in the controls. This showed that chilling was not the only cause of these PSII activity alterations. It is probably that the tissues ran out of reserves, with arespiratory rate exceeding photosynthesis, since the latter was zero, due to suppressed excitation energy of the seedlings kept in the dark. The coffee plants submitted to photoinhibition after chilling, suffered greater damage to the photosynthetic apparatus. The recovery of PSII quantum yield was lower for plants treated at 25°C. Based on these results it may be concluded that maintenance of thylakoide membrane integrity through the protective action of the chloroplast pigments is moreimportant than their concentration, for the maintenance of high PSII quantum yield. The photosynthetic tissue was unable to fully recover its activity when plants were submitted to treatment with high photon flux density (2500 J.UIl.ol/m2.s), after applying chilling treatments to these plant