Respostas moleculares fisiológicas de dois genótipos de cafeeiro submetidos a diferentes períodos de restrição hídrica

Abstract

O café desponta como segunda commodity mais comercializada no mundo tendo importante papel na economia de muitos países, incluindo o Brasil principal produtor mundial da bebida. Entretanto, tem-se enfrentado cenários de mudanças climáticas e seus efeitos restritivos sobre a continuidade da alta produção do café. Essa realidade mostra a importância de estudos que permitam o entendimento dos mecanismos de tolerância da planta ao estresse, bem como a análise de genótipos dos genótipos mais tolerantes ao estresse da seca. Dessa forma o objetivo com este estudo foi analisar as respostas fisiológicas e moleculares de dois genótipos de Coffea arabica, a progênie Siriema apontada como tolerante e a cultivar Catuaí (Amarelo IAC 74), sensível à deficiência hídrica. O experimento foi conduzido no Setor de Fisiologia Vegetal do Departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras, MG. Os tratamentos estabelecidos foram: um grupo de mudas recebeu irrigação contínua (Controle), outro grupo foi submetido à restrição total da irrigação e outro foi reirrigado após um período determinado de estresse, neste grupo foi avaliado a capacidade de recuperação de cada genótipo. Dentro dos tratamentos as observações e coletas de folhas foram realizadas a cada três dias e o experimento montado em delineamento inteiramente casualizado (DIC), com quatro repetições por período de avaliação. O tratamento controle mostrou valores constantes para as variáveis analisadas em ambos os genótipos, os dois materiais para o tratamento não irrigado mostraram significativa redução do potencial hídrico foliar, das taxas fotossintéticas e transpiratórias e da condutância estomática, após a reirrigação pode se observar recuperação parcial do estado hídrico das plantas, sendo a cultivar Catuaí mais afetada pela restrição hídrica. As análises moleculares foram direcionadas a dois períodos de restrição, sendo que estes apresentavam potenciais hídricos típicos de estresse moderado e severo, respectivamente. As análises de expressão para os genes CcRD29 e CcRd26 mostraram que esses genes são diferencialmente expressos e superiores no tratamento não irrigado, sendo suas atividades diminuídas drasticamente após o momento da reidratação. Os dois genótipos apresentaram expressão diferencial para os genes em questão, sendo que a menor expressão na progênie Siriema pode estar relacionada à sua maior capacidade de manutenção do seu estado hídrico quando comparado a cultivar Catuaí.

Coffee stands out as the second most traded commodity in the world, having an important role in the economy of many countries, including Brazil, the world's leading producer of the drink. However, climate change scenarios and their restrictive effects on the continuity of high coffee production have been faced. This reality shows the importance of studies which allow us to understand the mechanisms of plant tolerance to stress, as well as the analysis of the most tolerant genotypes to drought stress. Thus, this study aimed at analyzing the molecular and physiological responses of two genotypes of Coffea arabica, the Siriema progeny, identified as tolerant, and Catuaí (IAC Yellow 74), sensitive to water deficit. The experiment was conducted in the Department of Plant Physiology, Department of Biology of the Universidade Federal de Lavras, MG, Brazil. The established treatments were: a group of seedlings received continuous irrigation (Control), another was submitted to total irrigation restriction, and another was reirrigated after a certain period of stress, we evaluated the recovery capacity of each genotype in this group. Within the treatments, the observations and collections of leaves were performed every three days, with an experimental setup in a completely randomized design (CRD) with four replicates per trial period. The control treatment showed constant values for the variables analyzed in both genotypes. Both materials used for the non-irrigated treatment showed a significant reduction in leaf water potential, net photosynthesis, transpiration and stomatal conductance rates. After the reirrigation we may observe a partial recovery of water status of the plants, with the Catuaí being the most affected by water restriction. The molecular analyzes were directed to two restriction periods, presenting water potential typical of moderate and severe stress, respectively. The expression analysis for the genes CcRD29 and CcRd26 showed that these genes are differentially expressed and superior in the non-irrigated treatment, with their activities dramatically decreasing after the moment of rehydration. Both genotypes presented differential expression for the genes in question, whereas lower expression in the Siriema progeny may be related to its greater capacity in maintaining its water status when compared to the Catuaí cultivar.