Caracterização fisiológica da deficiência de magnésio em mudas de Coffea arabica L. submetidas ao calor

Abstract

O objetivo do presente estudo foi investigar a importância da nutrição adequada de magnésio em mudas de Coffea arabica L. cv. Catuaí submetidas a elevadas temperaturas. Para tanto, mudas de cafeeiro foram transferidas para recipientes plásticos contendo solução nutritiva com diferentes concentrações de magnésio (com e sem magnésio) e submetidas a duas temperaturas (25 e 35 °C). Folhas totalmente expandidas e raízes foram coletadas no início do período experimental e após 10, 20 e 30 dias. As análises realizadas foram: produção de massa seca, quantificação de magnésio, clorofila total, açúcar solúvel total, açúcar redutor, sacarose, amido, peróxido de hidrogênio, prolina, ascorbato, malondialdeído, proteína e aminoácido, além da atividade das invertases ácida do vacúolo, ácida da parede celular e neutra do citosol; dismutase do superóxido, catalase, peroxidase do ascorbato, redutase do monodehidroascorbato, redutase do dehidroascorbato e redutase da glutationa. As variáveis analisadas foram impactadas principalmente pela combinação dos estresses, deficiência de magnésio e calor. Tanto cada um deles isoladamente, como a combinação deles culminou em um aumento na relação de massa seca entre parte aérea e raiz, o que pode estar relacionada ao acúmulo de carboidratos nas folhas e a sua redução no tecido radicular. A atividade das invertases foi negativamente afetada por ambas os estresses, sendo a combinação deles responsável pelas menores atividades. Com uma menor atividade das invertase, o tecido radicular tem sua atividade reduzida e consequentemente sua força em atrair fotoassimilados fica comprometida. Além disso, a deficiência de magnésio e o calor desencadearam uma maior produção de peróxido de hidrogênio, o que foi acompanhado por uma maior atividade do metabolismo antioxidante e pela maior produção de prolina e ascorbato. No entanto, o metabolismo antioxidante foi ineficiente na remoção do excesso de espécies reativas de oxigênio produzidas, resultando em elevada peroxidação lipídica e degradação proteica. Quando submetidas ao calor, mudas de cafeeiro bem nutridas em magnésio apresentaram menores danos fisiológicos do que aquelas deficientes em magnésio. Dessa forma, atenção deve ser dada em relação à nutrição em magnésio em mudas de Coffea arabica L. cv. Catuaí a fim de mitigar as perdas em decorrência da elevação da temperatura.

Aimed with this study investigate the importance of adequate magnesium nutrition in Coffea arabica L. seedlings cv. Catuaí submitted to heat stress. In this way, seedlings were transferred to plastic recipient contain a nutrient solution with different magnesium concentrations and subjected to two temperatures (25 and 35 °C). Fully expanded leaves and roots were collected at the beginning of the experimental period and after 10, 20 and 30 days. Variable analyzed were dry weight production, magnesium, total chlorophyll, total soluble sugar, reducing sugar, sucrose, starch, hydrogen peroxide, proline, ascorbate, malondialdehyde, protein and amino acid, invertases activity, dismutase of superoxide, catalase, ascorbate peroxidase, monodehydroascorbate reductase, dehydroascorbate reductase and glutathione reductase. These analyzed variables were affected mainly by the combination of stress, Mg-deficiency and heat stress. Alone or in combination these stresses increase shoot:root dry weight ratio, which may be related to carbohydrates accumulation in leaves and its reduction in roots. Invertases activity was negatively affected by both stresses, being the combination of these stresses responsible for the lowest activities. With this decrease in invertase activity, roots showed a reduced activity and consequently its strength in attracting photoassimilates stayed compromised. In addition, Mg deficiency and heat stress caused an increase in hydrogen peroxide concentration, which was accompanied by a higher activity of antioxidant metabolism and higher production of proline and ascorbate. However, the antioxidant metabolism was inefficient in reactive oxygen species removal, resulting in high lipid peroxidation and protein degradation. When submitted to heat, coffee seedlings with Mg showed lower physiological damages than those Mg-deficient. Therefore, greater attention is required about magnesium nutrition in Coffea arabica L. seedlings cv. Catuaí in order to mitigate the losses due to heat stress