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1 Fisiologia de plantas forrageiras UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Departamento DE.

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1 1 Fisiologia de plantas forrageiras UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Departamento DE Zootecnia

2 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE??? Principal meio fisiológico da planta garantir sua perenidade Onde ocorre: Processo no qual plantas e certos tipos de bactérias oxidam a água e reduzem o CO 2 para formar compostos orgânicos, como os carboidratos, usando a energia proveniente da luz. 2 Folha Mesófilo Cloroplasto Clorofila

3 Fisiologia de plantas forrageiras epiderme células fotossintetizadoras epiderme tilacóide cloroplasto estroma tilacóide interior do tilacóide Corte transversal FOTOSSÍNTESE Folha Mesófilo Cloroplasto Clorofila 3

4 FOTOSSÍNTESE Fisiologia de plantas forrageiras Equação geral: 6 CO H 2 O C 6 H 12 O H 2 O + 6 O 2 luz cloroplasto Três processos interdependentes: Processo DIFUSO Processo FOTOQUÍMICO Processo BIOQUÍMICO H2OH2O O2O2 H2OH2O clorofila fluxo de elétrons no tilacóide ATP ADP + Pi NADPH 2 NADP + fase de escuro (no estroma) CO 2 CH 2 O glicose ciclo das pentoses (Calvin-Benson) no estroma fase de claro (nos tilacóides) luz 4

5 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 1. Processo difuso: Transporte de CO2 do ar até os centros de carboxilação no cloroplasto Resistência: ar, estômato, cutícula, espaço intercelular e mesófilo 5

6 Radiação solar (100 %) Radiação fotossinteticamente ativa (45 %) fóton Clorofilas em estado excitado Energia para o centro de reação OXIDAÇÃO DA ÁGUA nm Liberação de elétrons e prótons NADP + NADPH H+H+ ADP + P i = ATP Força motriz Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 2. Processo fotoquímico: 6 Resumo

7 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 2. Processo fotoquímico: Radiação fotossinteticamente ativa A clorofila absorve mais os comprimentos de onda vermelho e violeta, e o que não é absorvido, verde e amarelo, é refletido. A clorofila absorve mais os comprimentos de onda vermelho e violeta, e o que não é absorvido, verde e amarelo, é refletido. 7

8 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 2. Processo fotoquímico: Ocorre nos tilacóides A luz é formada por fótons que é absorvida pelos pigmentos: CLOROFILA Pigmentos estão nos cloroplastos Clorofila fica em estado excitado Funcionam como complexo antena: Coletando luz e transferindo a energia para o complexo dos centros de reação Coletando luz e transferindo a energia para o complexo dos centros de reação Clorofila 8 Reações químicas de oxidação da água

9 9 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 2. Processo fotoquímico: FSI e FSII operam em série Produção de NADPH e ATP Ciclo de Calvin

10 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE 10 carboidratos estroma tilacóide reações da fase de escuro ATP NADP NADPH 2 CO 2 O2O2 H2OH2O ADP + Pi reações da fase de claro 2. Processo bioquímico: O CO 2 é fixado e reduzido a carboidratos Existem 3 rotas: Ciclo de Calvin-Benson ou Ciclo C 3 Ciclo Hatch-Slack ou Ciclo C 4 Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM)

11 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Ciclo de Calvin-Benson ou Ciclo C 3 Leguminosas e gramíneas temperadas Ocorre no estroma do cloroplasto Rubisco A fixação do CO2 ocorre inicialmente pela Rubisco RuBP (5 C)

12 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Ciclo de Hatch-Slackou Ciclo C 4 Gramíneas tropicais Anatomia Kranz Tecidos vasculares são rodeados Anel interno de células da bainha do feixe vascular Anel externo de células do mesófilo Tecidos vasculares são rodeados Anel interno de células da bainha do feixe vascular Anel externo de células do mesófilo

13 Células do mesófilo Células da bainha Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Ciclo de Hatch-Slack ou Ciclo C 4 A fixação do CO2 ocorre nas células do mesófilo e depois é transportado para a bainha do feixe vascular (BVF) : CO 2 + H 2 O HCO H + PEPcase OXALOACETATATO PEPcase Malato é transportado para a BVF onde o CO 2 é liberado e fixado pela Rubisco Semelhante ao Ciclo C 3

14 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Metabolismo Ácido das Crassuláceas: CAM

15 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Metabolismo Ácido das Crassuláceas

16 Fisiologia de plantas forrageiras FOTOSSÍNTESE Processo bioquímico: Características do Metabolismo Ácido das Crassuláceas Maior eficiência no uso da água Precisam de menor quantidade de água para acumular MS Exigem menor concentração de CO 2 para que a fotossíntese seja positiva: muitas plantas aquáticas são CAM

17 Fisiologia de plantas forrageiras 17 Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C3 Melhor qualidade em termos de digestibilidade, consumo e teor de PB Maior degradação ruminal Tecidos rapidamente digeridos na lâmina foliar: C3: 80 a 85% do total de tecidos C4: 30 a 35% do total de tecidos Proporção de Tecidos em relação ao seu potencial de digestão

18 Fisiologia de plantas forrageiras 18 Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C3 Valores médios de PB e digestibilidade de espécies forrageiras Espécies Digestibilidade (% da MS) Teor de PB (% da MS) Gramíneas de clima temperado 6711,7 Leguminosas de clima temperado 6117,5 Gramíneas de clima tropical 549,2 Leguminosas de clima tropical 5716,5 Fonte: Minson (1990) C3 C4

19 Akin (1976) Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C3 Parede celular mais fina e maior conteúdo no mesófilo Plantas C3 Plantas C4 Células epidérmicas com paredes de superfície lisa: junção FRACA Células epidérmicas com paredes de contorno sinuoso: junção FORTE Nas lâminas os espaços intercelulares representam de 10 a 35% da área do mesófilo. Nas lâminas os espaços intercelulares representam de 3 a 12% da área do mesófilo. Permite aos microrganismos ruminais rápido acesso às PC das células

20 20 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C3 Parede celular mais fina e maior conteúdo no mesófilo TVL (Tecido vascular lignificado) BPF(Bainha parenquimática dos feixes) ESC (Esclerênquima) EPI(Epiderme) MES (Mesófilo)

21 21 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C3 São favorecidas pela combinação de ambientes com baixa temperatura e elevado sombreamento (exceção às leguminosas tropicais)

22 22 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C 4 Maior eficiência fotossintética: mais produtiva em termos de MS Porém, a qualidade é inferior. Jovem Idade avançada Outono Verão Paciullo (2000)

23 23 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C 4 A anatomia foliar da planta C4 pode ter consequências no VN: Relação: MORFOLOGIA x CONTEÚDO DE PB DA PLANTA As lâminas foliares mais compridas das gramíneas tropicais requerem forte estrutura de suporte (nervura central) para manter o crescimento ereto, e o suporte é promovido pelo esclerênquima e tecido vascular associados que são altamente lignificados.

24 24 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C 4 São mais eficientes na utilização do N porque não precisam de grandes quantidades de Rubisco Rubisco: enzima que mais utiliza N nos tecidos foliares que são produzidas apenas nos cloroplastos das células da BVF e não no mesófilo A fotossíntese em plantas C 4 é mais eficiente em condições de maior temperatura que as plantas C 3

25 25 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Plantas C 4 Utilizam uma via metabólica suplementar na fixação do CO 2 antes de ceder ao Ciclo de Calvin São plantas de clima quente: PEPcase trabalha bem em temp. acima de 30 o C Vantagem em locais secos: fecham os estômatos nas horas mais quentes do dia e economizam CO 2 e H 2 O Plantas C4 são favorecidas em ambientes com elevada temperatura, luminosidade e seca. Plantas C4 são favorecidas em ambientes com elevada temperatura, luminosidade e seca.

26 26 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Anatomia foliar Plantas C 3 e Plantas C 4 Composto por 2 tipos de tecido: Mesófilo Bainha do feixe vascular

27 27 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Anatomia foliar Plantas C 3 e Plantas C 4 O mesófilo é solto em espaços de ar e a bainha do feixe vascular não tem cloroplasto. De forma que a fotossíntese ocorre no mesófilo PLANTAS C3 Células da bainha do feixe vascular Células do mesófilo As células do mesófilo são presas sem espaço de ar. Em volta das células da BFV contém cloroplastos onde ocorre a fotossíntese (não é no mesófilo) PLANTAS C4 Células do mesófilo Células da BVF

28 28 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Anatomia foliar Plantas C 3 e Plantas C 4 C 3 as células da BFV formam apenas uma bainha parcial, em volta do feixe vascular. Apenas as células do mesófilo, arranjadas radialmente estão em contato com a bainha do feixe. C 4 os feixes vasculares são grandes e rodeados pela BFV

29 29 Fisiologia de plantas forrageiras Diferenças entre plantas C 3 e C 4 Anatomia foliar Plantas C 3 e Plantas C 4 A alta frequência de feixes vasculares associados e a espessura da parede das células do feixe vascular ao redor de cada vaso, são essenciais para o funcionamento do sistema em plantas C4 Aumentando o conteúdo de fibra da lâmina foliar, com consequência redução na % de N deste componente.

30 30

31 31 Fisiologia de plantas forrageiras Fatores que interferem na taxa fotossintética Fatores ambientais Luz, temperatura, umidade do solo e Fatores relacionados a planta: 1. REGIÕES DE CRESCIMENTO Meristema apical Gemas laterais ou gemas axilares, e gemas basais Meristema intercalar 2. PERFILHAMENTO Quanto a formação e emergência Quanto à duração Recuperação após o corte/pastejo


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