Photosynthetic heat tolerance of Rubiaceae species in a warming world

Abstract

O aumento das temperaturas médias globais e a incidência mais frequente de eventos climáticos extremos têm implicações significativas tanto para os ecossistemas naturais quanto para as atividades agrícolas. O estresse térmico pode levar à desnaturação de proteínas, interrompendo a produção e regeneração de proteínas, resultando em danos ao aparato fotossintético afetando a aptidão das plantas. Este estudo teve como objetivo analisar as respostas fotossintéticas das plantas ao estresse térmico, com foco especial na família Rubiaceae e em Coffea spp.. As hipóteses testadas ao longo desse tese incluem: (1) a termotolerância está intrinsecamente relacionada ao microclima de crescimento das espécies na família Rubiaceae; (2) a pré-aclimatização em altas temperaturas garante melhor desempenho fotossintético e recuperação da planta após estresse térmico; e (3) a sazonalidade climática modula as respostas fotossintéticas de acordo com a variação na disponibilidade hídrica para as plantas. Os resultados revelaram que as plantas de café possuem um alto nível de tolerância fotossintética ao calor independentemente da aclimatização à luz solar intensa. A plasticidade morfológica das folhas influencia a tolerância ao calor, com folhas maiores e menor fração da área foliar ocupada por poros estomáticos correlacionadas a uma maior tolerância ao calor. C. canephora var. Conilon apresentou uma tolerância ao calor maior que as duas variedades de C. arabica. As respostas fotossintéticas em variedades C. arabica foram influenciadas pela sazonalidade climática, com uma maior tolerância ao calor observada na estação seca. Os cafeeiros mostraram maior tolerância ao calor com o aumento da temperatura foliar e a diminuição do teor de água nas folhas. As folhas cotiledonares exibiram maior tolerância ao calor do que as folhas verdadeiras em plantas de C. arabica cv. Catuaí Amarelo em estágio inicial de desenvolvimento. Além disso, a pré aclimatação em altas temperaturas não letais garante melhor resposta fotossintética e recuperação nas mudas de cafeeiro. Para as espécies nativas de Rubiaceae, observou-se uma relação entre o potencial hídrico foliar e a tolerância ao calor fotossintético, com limiares de tolerância mais altos associados a um potencial hídrico foliar mais baixo. Também foram encontradas diferenças significativas na tolerância ao calor entre diferentes formas de vida vegetal, com árvores apresentando maior tolerância térmica. Esses resultados destacam a importância da plasticidade e adaptação das plantas às mudanças climáticas e ressaltam a necessidade de considerar a diversidade de plantas e características funcionais na gestão dos ecossistemas tropicais.