Metabolismo del carbono y relación fuente - demanda en el cafeto (coffea arabical)

Abstract

Con el objetivo de profundizar en el conocimiento del proceso Fuente-Demanda de carbohidratos en plantas de Coffea arabicaL. var. Castillo ® El Rosario, en diferentes estados de desarrollo, se realizaron tres experimentos bajo condiciones semi-controladas y de campo. Inicialmente se diseñó y validó una metodología de marcación y seguimiento de los principales compuestos del metabolismo bioquímico de los vegetales [material orgánico (MO), almidón, azúcares totales, lípidos, proteínas totales y celulosa] y su cuantificación. Se hizo una mezclade 13CO2puro y nitrógeno grado 5.0 UAPy se consiguió un aire de concentración de 13CO2conocido, que al mezclarlo con aire ambiental, permitió el marcaje de las plantas. En el primer experimento, con el fin de determinar el momento en que las hojas pasan de ser demanda a fuente de carbohidratos, se generaron los datos de relación isotópica (RI -13CO2/12CO2) del material orgánico (MO) en hojas de los nudos 1 al 6, contadas desde el ápice de las ramas, y un ajuste de la RIcon el área foliar específica (AFE-cm2g-1) a las 1.5, 6, 12, 24, 48 y 72 horas posteriores al marcaje con 13CO2. Se obtuvieron los valores integrados diarios de fotosíntesis (F) y respiración (R) en hojas de los mismos nudos, así como la dinámica del metabolismo reflejada en la RIdel aire respirado (Ra) por las hojas marcadas del nudo 3, las que estuvieron en completa oscuridad por 78 horas. El análisis mostró que las tasas de intercambio gaseoso fueron superiores en hojas entre 30 y 180 días de emergencia (nudos 2 a 5). Las hojas de los nudos 1 (0-30 días de edad) y 6 (150-180 días) mostraron las menores tasas de intercambio gaseoso y la mayor actividad respiratoria se presentó en las hojas de los nudos 2 y 3. Con la metodología utilizada y las determinaciones realizadas no se logró determinar el límite funcional de la hoja entre su condición de importadora y exportadora neta de asimilados ya que se encontró el 13CO2de marcación en todas las hojas evaluadas. Se observó una clara relación entre las variables de intercambio gaseoso, la oferta ambiental y la edad de las hojas. El segundo experimento evaluó la exportación e importación de carbohidratos entre hojas, tallos y raíces de plantas completas de ochomeses de edad, de los materiales CX2178y BH1247, en respuesta a condiciones de temperatura (TºC) diferenciales (15°C, 25°C y 35°C) en fitotrón, a las 1.5, 24 y 48horas posteriores al marcaje. Hubo un claro comportamiento Fuente-Demanda entre los órganos evaluados. Se encontró que 25°C es la temperatura adecuada para una mejor eficiencia en los procesos fisiológicos, como previamente se ha descrito. El balance entre Fy R(Fotosíntesis Neta - Fn) fue de 4598.1 µmoles(CO2)m-2día-1, mientras para las otras dos temperaturas fue negativo, lo que muestra la incidencia sobre Coffeasp. de condiciones inadecuadas de T°C. El metabolismo a los 15°C fue más lento, mostrando que el movimiento de los compuestos entre órganos, fundamentalmente almidón y azúcares totales, fue menor, mientras a los 35°C las altas tasas enzimáticas exigidas hicieron el metabolismo más rápido, causando igualmente una alteración fisiológica por elevado consumo energético, reflejado en las elevadas tasas respiratorias y en el movimiento de los compuestos evaluados. En general, las proteínas y la celulosa mostraron los valores más bajos de RI, seguidos por los lípidos. Cuando hubo diferenciasentre genotipos, fueron a favor del material CX2178, lo cual se relaciona con su mayor acumulación de materia seca y producción a lo largo de su ciclo devida./Abstract. In order to deepen the knowledge of the source-sinkprocess of carbohydrate in of Coffea arabicaL. var. Castillo ® El Rosario plants in different development stages, were performed three experiments under field and controlled conditions. Initially a methodology was designed and validated for signature and tracking of biochemical key compounds of plants metabolism [organic matter (OM), starch, total sugars, lipids, total proteins and cellulose] and its quantification. Wasa mixture of 13 CO2 pure and nitrogen 5.0 UAPand achieved an air with 13 CO2 known concentration that when mixed with ambient air allowing the plants labeling. In the first experiment in order to determine when the leaves change from carbohydrate sink to source, data were generated of isotopic composition (δ 13CO2, δ12CO2) of organic matter (OM) from 1 to 6 nodes counted from apex of the branches. This was obtained isotope ratio (IR- 13CO2/ 12 CO2 ) and a ratio between RIand specific leaf area (SLA-cm2g-1) at 1.5, 6, 12, 24, 48 and 72 hours after labeling with 13CO2 Were obtained daily integrated values of photosynthesis (F) and respiration (R) in the same nodes leaves, as well as the dynamics of metabolismreflected in the breathed air RI(Ra) marked by the node leaves 3, who were in completedarkness for 78 hours. The analysis showed that gas exchange rates were higherin leaves between 30 and 180 emergency days (nodes 2 to 5) The leaves of the nodes 1 (0-30 days old) and 6 (150-180 days old) showed the lowest rates of gas exchange and the highest respiratory activity was the number two and three leaves nodes.The leaves of the nodes 6 showed a similar source behavior but weaker than the leaves of 2 and 3 nodes. With the methodology and determinations are not able to determine the functional limit between importer and exporter because was found 13 CO2 signature in all leaves tested.There was a clear relationship between gas exchange variables, environmental supply and the leaves age. The second experiment evaluated the export and import of carbohydrates from leaves, stems and root of whole plants from eight months ofage, materials CX2178and BH1247in response to conditions of differential temperature (T°C) (15°C, 25°C and 35°C) in phytotron, at 1.5, 24 and 48 hours after signature. There was a clear Source-Sink behavior among the organs tested. It was foundthat 25°C is the temperature for a better efficiency in physiological processes, as previously described. The balance between Fand R(Fn) as 4598.1µmoles(CO2)m -2 day -1 while for the other two temperatures was negative showing the impact on Coffeasp. for T°Cinadequate conditions. Metabolism at 15°C was lower, showing that the movement of compounds between organs, mainly starch and total sugars was lower, at 35°C enzyme required high rates were faster metabolism, causing also a physiological alteration by high