Abiotic stresses in Ricinus communis plants

Among the oil plant species used as a renewable source of fuels and industrial raw material, castor bean (Ricinus communis L.) is of great importance due high oil content of the seeds and content of ricinoleic acid (80-90% of the acid fatty composition), and its rusticity. The need to increase crop production in order to meet the energy needs ahead with rapid population growth, the understanding about environmental impact in the physiology of plants is of great interest, since the plants are often exposed to abiotic stresses. This study aimed to evaluate the effect of environmental stresses such as drought, flooding and exposure to low temperature on the photosynthetic capacity and growth of young plants of castor bean. In the first experiment, young plants of castor bean cultivars 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani' were grown in the greenhouse. Plants were used at the primary pair leaf stage and divided into well-drained and drought treatments for 36 days. In the second experiment, young plants of castor bean cultivars 'AL Guarany 2002’ and ‘IAC Guarani' were grown in the same condition in the first experiment. Plants were used at the 7- to 8-leaf stage and were divided into well-drained and flooded treatments for five days. In the third test, young plants of castor cultivars 'AL Guarany 2002', 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani’ were subjected to low temperatures at primary pair leaf stage, through of the transfer to natural field conditions during the winter. In the first experiment, the impair of photosynthesis was due to increased stomatal resistance in the course of stress, and subsequently, increase of inactive reaction centers and dissipation of the absorbed energy, being observed reduction in performance indices at 36 days stress. It was noted that stressed plants showed lower growth. In the second experiment, the reduction of carbon assimilation occurred due to decreased of both stomatal aperture and carboxylation efficiency. On the other hand, the transport chain activity of electrons was stimulated in flooded plants, with largest performance index in relation to the control. In the third experiment, exposure to low temperatures affected the functioning of the photosynthetic apparatus, with decrease the photochemical activity and the electron flow from the intersystem. The time to reach maximum fluorescence increased in plants exposed to low temperatures. It was identified that the activity of photosystem II was more sensitive than photosystem I in castor bean plants exposed to low temperatures. However, despite the damage incurred to the photosynthetic apparatus during stress, castor bean seedlings showed resilience after returning to the greenhouse with normal temperature. Therefore, during the development of this work, it can be noted that the stresses changed the photosynthetic activity of the castor bean plants with intensity and different mechanisms, and observed a lower tolerance 'IAC Guarani' to water stress studied in this work compared to cultivars 'AL Guarany 2002' and 'BRS Gabriela', while in stress low temperatures the three cultivars behaved similarly, however, ‘BRS Gabriela’ was less sensitive to this stress.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESDentre as espécies vegetais oleaginosas utilizadas como fonte renovável de combustíveis e matéria prima industrial, a mamona (Ricinus communis L.) tem grande destaque em virtude do alto teor de óleo nas sementes e conteúdo de ácido ricinoléico (80-90% da composição dos ácidos graxos), além de sua rusticidade. Em razão da necessidade de aumentar a produção vegetal de forma a suprir as necessidades energéticas frente ao rápido crescimento populacional, o entendimento de como os fatores ambientais alteram a fisiologia das plantas é de grande interesse, uma vez que as plantas são frequentemente expostas a estresses abióticos. Neste trabalho foi avaliado o efeito de estresses ambientais como seca, alagamento do solo e exposição à baixa temperatura sobre a capacidade fotossintética e crescimento de plantas jovens de mamona. No primeiro experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas em casa de vegetação. Quando apresentaram o par de folhas primárias expandido, as mesmas foram submetidas ao estresse por seca por 36 dias. No segundo experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas na mesma condição do primeiro experimento. Quando apresentaram sete a oito folhas foram submetidas ao alagamento do solo por cinco dias. No terceiro ensaio, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’, ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram submetidas ao frio quando apresentaram o par de folhas primárias, pela transferência para condições naturais de campo no período de inverno. No primeiro experimento, a redução da fotossíntese ocorreu em função do aumento da resistência estomática com o decorrer do estresse, e posteriormente, pelo aumento de centros de reação inativos e da dissipação da energia absorvida, sendo observado redução dos índices de performance aos 36 dias estresse. Foi detectado que as plantas estressadas apresentaram menor crescimento. No segundo experimento, a redução da assimilação de carbono ocorreu em função da menor abertura estomática em conjunto com a redução da eficiência de carboxilação. Por outro lado, a atividade da cadeia transportadora de elétrons foi estimulada quando as plantas estão em condições de alagamento do solo, sendo registrado aumento dos índices de performance em relação ao controle. No terceiro experimento, a exposição às baixas temperaturas afetou o funcionamento do aparato fotossintético, reduzindo a atividade fotoquímica e o fluxo de elétrons pelo interssistema. O tempo para alcançar fluorescência máxima aumentou nas plantas expostas às baixas temperaturas. Foi identificado que a atividade do fotossistema II foi mais sensível do que o do fotossistema I em plantas de mamona expostas às baixas temperaturas. No entanto, apesar dos danos ocorridos ao aparato fotossintético durante o estresse, as plantas jovens de mamona apresentaram capacidade de recuperação após o retorno à casa de vegetação com temperatura normal. Portanto, durante o desenvolvimento deste trabalho, pode-se notar que os estresses alteraram a atividade fotossintética das plantas de mamona com intensidade e mecanismos distintos, sendo observando menor tolerância da cultivar ‘IAC Guarani’ aos estresses hídricos estudados neste trabalho, quando comparada às cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘BRS Gabriela’, enquanto que no estresse por baixas temperaturas as três cultivares apresentaram comportamento semelhante, sendo a cultivar BRS Gabriela menos sensível a esse estresse