Physiology of red raspberry (Rubus idaeus) related to environmental and cultural aspects

A framboeseira é apreciada pelo seu sabor agradável e aspecto atrativo. Seu cultivo tipicamente ocorre em regiões frias de alta latitude e com cultivares tradicionais que exigem pronunciada estação fria para florescer e frutificar. Restrita ao sul do Brasil e à países de clima temperado, a produção não acompanha a crescente demanda nacional e internacional ao longo do ano, resultando em lacunas mercadológicas interessantes à exploração comercial. A extensão do cultivo para regiões subtropicais é uma forma de tentar suprir esta demanda. Para tal, é necessário o uso de cultivares remontantes, sem exigência de frio hibernal, e telas fotosseletivas para mitigar o estresse de calor e de radiação solar que prejudicam essa espécie no subtrópico e, adicionalmente, melhorar o espectro da luz incidente nas plantas. Concomitantemente, sistemas de manejo, principalmente de podas precisam ser estudados nessas condições de clima. Alterações nas condições de cultivo resultam em mudanças na anatomia das folhas e no comportamento fisiológico e fenológico das plantas que precisam ser investigadas e compreendidas para dar suporte ao desenvolvimento agronômico esperado em regiões não tradicionais de clima tropical e subtropical. Esses aspectos acima mencionados compreendem as investigações dessa tese na região subtropical de Piracicaba, SP, em dois ciclos produtivos com a cultivar remontante Heritage e é apresentada em três experimentos específicos. No primeiro, foram estudados o desenvolvimento vegetativo, radicular, a produção total e épocas de colheita, bem como parâmetros físico-químicos e bioquímicos da qualidade dos frutos em três sistemas de produção e podas. Os diferentes sistemas não alteraram a boa qualidade das frutas produzidas, porém modificam a produção total e intervalo de colheitas. Sistemas com um ou dois despontes induzem duas ou três colheitas por haste, sendo a produção maior durante dois ciclos do que o sistema com produção apical apenas. Na segunda investigação, foram estudadas as características de quantidade e qualidade de luz do espectro de radiação incidente sob as telas fotosseletivas preta, vermelha e azul, influenciando as taxas de assimilação de CO2, desenvolvimento vegetativo, florescimento, frutificação e qualidade dos frutos. A pleno sol, framboeseiras sofrem fotoinibição, enquanto que sob as telas, a atividade fotossintética é favorecida. A época de florescimento, colheita, quantidade de frutos por haste, tamanho e peso de frutos, teor de antocianinas, acidez e sólidos solúveis variam de acordo com a tela utilizada. Esses resultados indicam a viabilidade da cultura em clima subtropical, como também sugerem novas oportunidades de mercado com o monitoramento da qualidade visando nichos específicos de mercado, oferecimento de frutas por tempo mais longo, otimização de mão-de-obra e melhor valor de comercializações. Na terceira investigação, foram estudados os aspectos morfoanatômicos, fisiológicos e bioquímicos das folhas de plantas cultivadas sob as telas vermelha, preta, azul e cinza, em resposta à quantidade e qualidade da luz recebida. Essas telas influenciaram a reflectância espectral das folhas, teor de clorofilas, carotenoides e assimilação de CO2, modificando também a espessura total das folhas. O parênquima paliçádico foi reduzido sob as telas cinza e azul, com área foliar inversamente relacionada a espessura deste parênquima, enquanto que a radiação fotossinteticamente ativa incidente é diretamente proporcional à espessura. A densidade estomática foi alterada, mas não o índice estomático. Plantas a pleno sol apresentaram menores taxas fotossintéticas e menor teor de clorofila. Esse efeito positivo na fotossíntese evidencia a mitigação do estresse devido ao excesso de radiação, tendo a intensidade de luz maior influência que a qualidade nas alterações morfoanatômicas, bioquímicas e fisiológicas. Os resultados indicam ser viável cultivar framboeseira em clima subtropical e monitorar a qualidade dos frutos produzidos.Raspberry (Rubus idaeus) is appreciated for its pleasant taste and attractive appearance. This berry is traditionally cultivated in temperate regions at high latitudes using high chill demanding cultivars. The growing areas are limited to temperate regions abroad and, in Brazil, to Southern states. The production from traditional areas alone doesn\'t fulfill the increasing year-round demand of the local and international market, creating an interesting market gap for raspberry growers. Efforts are being made to extend crop areas to subtropical regions, using primocanes cultivars that doesn\'t require cold temperatures to induce flower buds, and photoselective nets that alter light spectrum and mitigate heat and solar radiation stresses that affect this species in the subtropic. At the same time, cultural practices, especially pruning, and harvesting methods need to be investigated in this unusual climate condition. Changes in the growing conditions alter leaves morphoanatomy, as well as physiological and phenological aspects of plants that need to be investigated and understood to support agricultural development in warm non-traditional regions. Those above-mentioned aspects comprised the overall content of this dissertation growing the primocane raspberry \'Heritage\' in Piracicaba, SP, Brazil for two complete crop cycles and are presented in three specific trials. In the first one it was investigated vegetative growth, root development, and starch accumulation, yield, harvest seasons, as well as physicochemical and biochemical parameters of raspberry plants in three different production and pruning systems. The good quality of raspberries was not affected by the systems. On the other hand, yield and harvesting times however were strongly affected, with double or triple-cropping promoted by successive tippings having the highest total yield distributed in 14 months in two cycles, as compared to single primocane harvests. In the second trial, raspberries were grown under red, black, and blue photoselective nets, and the effect of the light spectrum and intensity modification in the carbon assimilation, vegetative growth, flowering, and fruiting of plants, as well as physicochemical parameters of fruits, were investigated. At the full sun, plants showed photoinhibition, whereas nets improved photosynthetic activity. The flowering and harvesting period, as well as yield, fruit weight, size, soluble solids content, titratable acidity, and anthocyanins, are affected by the type of photoselective net. These results not only indicate the viability of growing raspberries in warm Cwa climate conditions, but may represent new business opportunities, monitoring fruit quality aiming at niche markets, but also extending harvest season, achieving better selling prices. In the third experiment, morphoanatomical, physiological, and biochemical responses of raspberry leaves, grown at full sun and under red, black, blue, and gray photoselective nets as to light intensity and quality were investigated. The light transmitted by nets affected the leaf reflectance, area, thickness, cell arrangement, chlorophyll and carotenoid content, and CO2 assimilation. Plants under blue and gray nets received the lowest photosynthetic photon flux density, had thinner but broader leaves. Leaf plasticity was observed for stomatal density, but not for stomatal index. The full sun leaves showed the lowest photosynthetic rates and lowest chlorophyll content. The positive effect of photoselective nets in photosynthesis highlights the protective effect of nets against photoinhibition and indicates that light intensity has more influence on leaf plasticity than light quality. The results observed in this thesis indicate the viability of growing raspberries in the warm subtropical region and the monitoring of fruit quality under a controlled environment