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Agrotec

Fórum Stresses Abióticos – Das contaminações dos solos às alterações climáticas

O Laboratório iB2 está a promover um Ciclo de Fóruns sobre investigação científica vegetal e animal. Uma iniciativa abrangente respondendo ao amplo espectro de áreas desenvolvidas no laboratório com o intuito de partilhar conhecimento nas diferentes áreas da biologia e contribuir para uma discussão alargada de interesse público e formativo.

Esta iniciativa subordinada ao tema “Fórum de Stresses Abióticos: Das Contaminações dos Solos às Alterações Climáticas” é o II Fórum do Ciclos de Fóruns do iB2. Pretende-se aprofundar, com base no conhecimento atual e perspetivas, qual o efeito dos contaminantes e fatores ambientais na fisiologia das plantas e quais os mecanismos de resposta, assim como ressalvar a importância de encontrar alternativas que possam mitigar tais efeitos.

Esta atividade insere-se num conceito alargado e multidisciplinar, reunindo alguns especialistas nacionais destas temáticas, por forma a contribuir para uma ampla discussão. O público-alvo a que se destina o Fórum SA:CSAC inclui investigadores e alunos das diferentes instituições de Ensino Superior do país.

Pode descobrir mais sobre o evento na Agrotec 34

RESUMOS

O glifosato nos agroecossistemas: benefícios vs riscos

Cristiano Soares1, Sofia Spormann1, Ruth Pereira1, Fernanda Fidalgo1*

1GreenUPorto – Sustainable Agrifood Production Research Centre, Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

 *ffidalgo@fc.up.pt

O glifosato (GLI) é, atualmente, o herbicida mais utilizado a nível mundial, possuindo um modo de ação não-seletivo, pós-emergente e sistémico, sendo pulverizado sobre a folhagem de ervas daninhas. Após décadas de aplicações crescentes de GLI, têm surgido preocupações acerca dos impactos desta prática na sustentabilidade dos ecossistemas, o que tem levado ao desenvolvimento de estudos centrados nos padrões de bioacumulação de GLI e nos riscos para a saúde humana. No entanto, os dados obtidos relativamente à biodisponibilidade dos resíduos de GLI no solo e à sua toxicidade para organismos não-alvo, nem sempre são consensuais, reconhecendo-se que existem diversos fatores que alteram a sua solubilidade e taxa de degradação nos solos.

Nos últimos três anos, o nosso grupo de investigação estuda os riscos do GLI para os agroecossistemas, avaliando a sua toxicidade em plantas não-alvo, como culturas ou espécies de cobertura, que podem ser afetadas pelo GLI através da exposição a solos/águas contaminadas. Recorrendo a abordagens laboratoriais, o Plant Stress lab, em cooperação com o LABRISK, pretende compreender as bases bioquímicas e fisiológicas do stresse induzido pelo GLI, de forma a perceber se a contaminação ambiental por este herbicida inibe o crescimento vegetal e afeta o metabolismo redox. Assim, ao simular a contaminação do solo por GLI em concentrações ambientalmente relevantes, os nossos resultados têm demonstrado que o herbicida condiciona o desenvolvimento vegetal e o seu desempenho fisiológico, induzindo stresse oxidativo e limitando o potencial fotossintético.

Em suma, embora a eficácia do GLI para o controlo de ervas daninhas seja inquestionável, estudos focados na avaliação dos seus efeitos em plantas não-alvo, tais como culturas e espécies silvestres, são necessários para melhor compreender os impactos deste herbicida no rendimento agronómico, na biodiversidade dos agroecossistemas e, em última instância, na saúde humana.

Nanopartículas e a sua interação com as plantas: o caso de estudo de TiO2-NP

Sónia Silva1

1QOPNA & LAQV-REQUIMTE, Department of Chemistry, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal *soniasilva@ua.pt

A nanotecnologia tornou-se essencial em diversas áreas, incluindo a medicina, indústria e ciência. Nanopartículas (NP) manufaturadas, o alicerce da nanotecnologia, são uma classe diversa de partículas de pequenas dimensões com propriedades únicas. Atualmente, é possível encontrar nanomateriais numa grande variedade de produtos do dia-a-dia (tintas, cosméticos, produtos médicos, alimentos,...), assim como aplicados na remediação ambiental, eletrónica e agricultura (fertilizantes e pesticidas). Apesar dos benefícios, ‘nano’ não é sinónimo de ausência de toxicidade, e vários estudos mostram que as NP podem provocar danos em plantas, animais e humanos.

Tendo isso em conta, é crucial avaliar a fitotoxicidade de NP quando se pretende determinar os efeitos da contaminação ambiental por NP. Portanto, este projeto tem por objetivo determinar os efeitos fisiológicos induzidos por NP metálicas e desvendar os mecanismos metabólicos e funcionais por detrás deles. De forma a alcançar esse objetivo, é usada uma abordagem holística combinando biomarcadores fisiológicos, metabólicos e moleculares. Esta abordagem fornece informações sobre as doses e períodos de exposição a NP seguros para as plantas, assim como os marcadores mais eficazes a usar em estudos de fitotoxicidade de NP.

Sendo exponencialmente usadas, as TiO2-NP são largamente libertadas para o ambiente, podendo ser fitotóxicas. Relativamente ao trigo, a toxicidade de TiO2-NP aumentou com o período de exposição e esteve dependente do órgão da planta e da dose. TiO2-NP afetou negativamente a fotossíntese, induziu desequilíbrio redox, alterou o metabolismo celular, comprometeu a performance das plantas e ainda apresenta risco de transferência trófica. Estes dados sublinham a necessidade de regulamentar o uso de NP.

Estudos citogenómicos em espécies vegetais sob stress abiótico

José Lima-Brito1,2,3*, Ana Carvalho1,2,3

1Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI), Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (Pólo BioIsi-UTAD), Quinta de Prados, 5000-801 Vila Real, Portugal 

2Centro de Investigação e Tecnologias Agroambientais e Biológicas (CITAB), UTAD, Quinta de Prados,5000-801 Vila Real, Portugal 

3Laboratório de Citogenómica Vegetal, Departamento de Genética e Biotecnologia, UTAD, Quinta de Prados, 5000-801 Vila Real, Portugal

*jbrito@utad.pt

Investigações recentes realizadas em diferentes espécies vegetais (Triticum aestivum, Vitis vinifera e Pinus nigra) revelaram a aplicabilidade da Citogenómica Vegetal na avaliação da tolerância a vários stresses abióticos para futura utilização e/ou melhoramento, e na validação de estratégias de mitigação. A produção, qualidade e/ou sobrevivência das espécies são afetadas por condições ambientais extremas e/ou atividades antropogénicas que geram citotoxicidade e genotoxicidade. Sucintamente, para simular os efeitos da contaminação de solos agrícolas com um excesso de micronutrientes (ex. Cobre, Ferro e/ou Zinco), trataram-se sementes de trigo mole e estacas de videira através de “seed priming” e hidroponia, respetivamente.

Observou-se bloqueio do ciclo celular em profase, anomalias cromossómicas por citogenética e/ou dano do DNA pelo ensaio cometa seguido de hibridação in situ fluorescente (Comet-FISH). Irregularidades no ciclo celular e cromossomas foram também observadas em células do mesófilo de videiras expostas ao stress estival (SE). Porém, o tratamento foliar com caulino reduziu as anomalias mitóticas e contribuiu para a progressão do ciclo celular em videiras sob SE.

O stress hídrico constitui uma das principais causas de mortalidade em plântulas de Pinus. A indução deste stress através de “osmopriming” com PEG em diferentes subespécies e variedades de P. nigra revelou anomalias cromossómicas em raízes e dano no DNA foliar após ensaio cometa, bem como uma tolerância diferencial entre os taxa infraespecíficos analisados.

A interação planta-solo-microbioma e as alterações climáticas

Helena Freitas1*

1Center for Functional Biology - Ecology – science for people and the planet, Department of Life Sciences, University of Coimbra 

*hfreitas@uc.pt

O solo alberga uma grande parte da biodiversidade mundial, a qual é dominada por microrganismos - bactérias e fungos - tanto em número como em biomassa. Para além destes organismos, de uma forma geral, o solo apresenta uma imensa variedade de animais, nemátodes, microartrópodes e minhocas. Encontramos também um amplo número de espécies de macrofauna nos estratos superiores, na superfície e na manta morta do solo. Assim, a biota do solo está envolvida no ciclo global da matéria orgânica, energia e nutrientes.

As atividades humanas e os seus efeitos no clima e no ambiente conduzem a uma perda de biodiversidade e colocam em risco a vida animal e vegetal da Terra. A perda de espécies, comunidades e habitats está comparativamente bem investigada, em oposição aos microrganismos, os quais não são geralmente discutidos no contexto das alterações climáticas. Portanto, nesta palestra, iremos discutir os efeitos das alterações climáticas nos microrganismos do solo e nas interações planta-microrganismo. 

AdaptOlive – Perceber os mecanismos de adaptação da oliveira às alterações do clima: fisiologia e metabolómica 

Maria Celeste Dias1*

1Centre for Functional Ecology, Department of Life Sciences, University of Coimbra, 3000-456 Coimbra, Portugal

*celeste.dias@uc.pt

A região mediterrânica é das mais afetadas pelas alterações climáticas e cada vez são mais frequentes episódios de períodos prolongados de seca acompanhados de ondas de calor e radiação UV muito elevada. Esses eventos climáticos extremos representam um grande desafio para a agricultura, principalmente para algumas culturas típicas desta região, como é o caso da oliveira (Olea europaea L.) uma das culturas com maior valor económico e ecológico.

Apesar da oliveira apresentar uma grande plasticidade fenotípica, a frequente ocorrência destes eventos climáticos extremos e a sua persistência no futuro representam uma ameaça para o olival, podendo levar a perdas de produtividade. O projeto AdaptOlive tem como principais objetivos perceber quais são os mecanismos adotados pela oliveira para suportar stresses abióticos e avaliar o efeito destes na qualidade da azeitona e do azeite.

A integração de análises fisiológicas (fotossíntese e estado oxidativo) com a metabolómica (perfil lipofílico e fenólico) permitem caracterizar a resposta de variedades de oliveira (Portuguesas, Espanholas e Italianas) à seca, calor e radiação elevada de UV-B. Estas metodologias permitem caracterizar a plasticidade funcional destas variedades e selecionar variedades mais tolerantes a estes stresses abióticos; e avaliar o impacto destes stresses na qualidade nutricional das azeitonas e do azeite (ex. perfil de ácidos gordos e fenóis). 

A aplicação de caulino como uma medida de adaptação de curto-prazo contra o stresse estival no Douro vinhateiro e no Alentejo

José Moutinho-Pereira1*, Sara Bernardo1,2, Ana Luzio1, Nelson Machado3, Carlos Correia1, Lia-Tânia Dinis1

1Centro de Investigação e Tecnologias Agroambientais e Biológicas (CITAB), Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Apt. 1013, 5001-801 Vila Real, Portugal. 

2Estudante de Doutoramento (PD/BD/128273/2017) do Programa doutoral “Agrichains: Cadeias de Produção Agrícola – da mesa ao campo”, CITAB, Vila Real. 

3CoLAB Vines&Wines - Laboratório Colaborativo Vinha & Vinho, ADVID, Régia Douro Park, 5000-033 Vila Real, Portugal 

*moutinho@utad.pt

Em Portugal, a fileira vitivinícola tem uma elevada importância socioeconómica e cultural. Na maioria das regiões, destacando de modo particular o Alto Douro Vinhateiro e o Alentejo, a sua reputação a nível internacional tem sido inquestionável, como o atestam todas as estatísticas que têm sido divulgadas. Muito desse dinamismo resulta do grande desenvolvimento tecnológico e regulamentar implementado nas últimas décadas, fazendo desta fileira uma das mais competitivas e promissoras do país.

Todavia, não se podem descartar as inúmeras vulnerabilidades que tendem a fragilizar o equilíbrio ancestral da vinha com o meio, constituindo fortes ameaças à tipicidade e qualidade dos vinhos produzidos. Entre essas ameaças, decorrente dos efeitos das alterações climáticas, é plausível que os períodos de seca severa, em simultâneo com picos extremos de radiação e calor, se tornem cada vez mais frequentes, originando grande perda de folhas e de cachos por escaldão.

Como medidas de adaptação, sobretudo de curto-prazo, o setor deve reajustar-se de forma sustentável, recorrendo à implementação de práticas culturais expeditas e de baixo custo. Nos últimos anos, a nossa equipa tem estudado uma dessas possíveis medidas de adaptação, particularmente o caulino que, por ser uma argila esbranquiçada quimicamente inerte, aumenta a radiação refletida pelas folhas, ajudando-as a manter relativamente mais frescas nas horas de maior calor. 

Até ao momento, os principais resultados obtidos em experiências que decorreram nas duas regiões em apreço demonstram o efeito benéfico do caulino na integridade estrutural e funcional das folhas, com impactos muito positivos na qualidade das uvas. 

Enfrentando as alterações climáticas: combinando agricultura regenerativa com tecnologias inovadoras em culturas perenes

Carlos Correia1*, Cátia Brito1, Lia Dinis1, José Moutinho Pereira1, M. Ângelo Rodrigues2

1Centro de Investigação e de Tecnologias Agroambientais e Biológicas (CITAB), Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, 5001-801 Vila Real  

2Centro de Investigação de Montanha, Instituto Politécnico de Bragança, 5300-253 Bragança 

*ccorreia@utad.pt

A agricultura é uma fonte importante de emissão de gases de efeito estufa (GEE), contribuindo fortemente para as mudanças no sistema climático à escala global, e, em simultâneo, é um dos setores económicos mais afetados pela crise climática. No sul da Europa, são esperadas reduções de produtividade das culturas em consequência da diminuição da disponibilidade de água e do aumento de temperatura(incluindo durantea noite), em combinação com elevada irradiância solar (PAR e UV) e, eventualmente, com baixas temperaturas durante a estação de crescimento, alagamento, salinidade e outros stresses edáficos, e com os danos devido à queda de granizo. Nesta apresentação, abordaremos os principais efeitos dos stresses abióticos associados às alterações climáticas e as medidas de adaptação a adotar, que incluem ferramentas de agricultura de precisão e a aplicação de bioestimulantes. 

Além disso, apresentaremos medidas de regeneração do solo para culturas perenes (videira, oliveira e amendoeira), de modo a minimizar os impactes das alterações climáticas e a reparar a saúde do solo para as gerações futuras. Desta forma, medidas de mitigação, pelo aumento do sequestro de carbono e redução das emissões de GEE, e de adaptação são abordadas ao mesmo tempo, convertendo o cultivo de culturas perenes numa ferramenta de gestão das alterações climáticas. 

Importância da Glutamina Sintetase, uma enzima essencial no metabolismo do azoto, para o desempenho das plantas sob condições de stresse

Paula Melho1, Sónia Ferreira1, Emanuel Moreira1

1GreenUPorto - Research Centre on Sustainable Agri-food Production & Department of Biology, Faculty of Sciences of the University of Porto

*pmmelo@fc.up.pt

O azoto (N) é o principal nutriente limitante da produtividade das culturas, restringindo o crescimento das plantas e tornando imprescindível o uso fertilizantes azotados na agricultura, com consequentes efeitos na poluição ambiental e nas mudanças climáticas. É assim essencial melhor a eficiência de uso de azoto pelas plantas, obtendo-se de maiores rendimentos para as culturas e reduzindo o uso de fertilizantes altamente poluentes. 

A glutamina sintetase (GS) é uma enzima essencial no metabolismo do azoto pois catalisa o primeiro passo da assimilação inorgânica deste elemento em glutamina, sendo crucial para a assimilação primária da amónia, mas também para sua reassimilação e reciclagem. A GS existe nas plantas como uma coleção de isoenzimas, localizadas no citosol (GS1) ou nos plastídeos (GS2), consistente com a multiplicidade de papéis no metabolismo das plantas e o com o seu envolvimento numa ampla variedade de processos fisiológicos ao longo do ciclo de vida das plantas, geralmente realizando funções não redundantes e não sobrepostas. As isoenzimas GS1 estão envolvidas principalmente na assimilação primária da amónia radicular, remobilização do N através do floema, reassimilação do N durante a senescência e manutenção da homeostase redox nas respostas ao stresse, enquanto o papel dominante do GS2 está na reassimilação da amónia resultante da fotorrespiração e assimilação decorrentes da redução de nitrito. 

O estudo dos mecanismos de regulação da GS é fundamental para melhorar o desempenho da planta e aumentar a produtividade das colheitas. Dessa forma, vários estudos dedicados a essa enzima já foram realizados com o objetivo de melhorar a eficiência do uso de N e o rendimento das culturas. Além disso o seu envolvimento na tolerância ao stresse das plantas tem vindo a ser revelado por estudos recentes. 

Veja ainda os Abstracts.