High temperature effects on the response of photosynthesis to light in sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa

Abstract

The objective of this study was to evaluate the high temperature effects on the response of photosynthesis to light in sweet orange plants infected with Xylella fastidiosa. This vascular bacterium is the causal agent of the citrus variegated chlorosis that causes severe economical losses to the Brazilian citrus industry. The responses of the photosynthetic oxygen evolution and the parameters related to chlorophyll a fluorescence to the increase in light intensity were evaluated at 35ºC and 45ºC in both healthy and infected leaf discs. The increase in temperature affected the photosynthetic apparatus of both healthy and infected plants, although infected plants showed higher photochemical sensitivity at the higher temperature (e.g. in the potential quantum efficiency of photosystem II, maximum and basal fluorescence yield, and in the relation between variable and basal fluorescence yield). This higher sensitivity of infected plants was not reflected in the overall photosynthetic reaction, since photosynthetic oxygen evolution values did not vary at 45ºC. Healthy and infected plants showed differences in photosynthetic oxygen evolution but displayed similar effective quantum efficiency of photosystem II as well as apparent electron transport rates at 35ºC. These results suggest that the limitations in photosynthesis observed on the infected plants might arise through impaired biochemical reactions.Key words: chlorophyll fluorescence, Citrus sinensis, light response curve, photosynthesis, temperature, Xylella fastidiosa.Efeitos da alta temperatura na resposta da fotossíntese à luz em laranjeira doce infectada por Xylella fastidiosa: O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos da alta temperatura nas respostas da fotossíntese à luz em laranjeira doce infectada por Xylella fastidiosa. Essa bactéria vascular é o agente causal da clorose variegada dos citros, que causa sérios problemas para a indústria citrícola brasileira. Respostas da evolução de oxigênio fotossintético e parâmetros relacionados com fluorescência da clorofila a ao aumento da intensidade luminosa foram avaliadas a 35ºC e 45ºC, em discos foliares sadios e infectados. O aumento da temperatura afetou a maquinaria fotossintética das plantas sadias e infectadas, mostrando as plantas infectadas maior sensibilidade fotoquímica (i.e., na eficiência quântica potencial do fotossistema II, fluorescência máxima e basal e na relação entre fluorescência variável e basal). Essa maior sensibilidade das plantas infectadas não refletiu menores taxas de fotossíntese, uma vez que os valores da evolução de oxigênio fotossintético não mudaram a 45ºC. Plantas sadias e infectadas apresentaram diferenças na evolução de oxigênio fotossintético, mas valores similares de eficiência quântica efetiva do fotossistema II e da taxa aparente de transporte de elétrons a 35ºC. Esses resultados sugerem que a limitação da fotossíntese em plantas infectadas pela Xylella fastidiosa pode surgir de injúrias nas reações bioquímicas. Palavras-chave:Citrus sinensis, curva de resposta à luz, f...

Fluxo de seiva e fotossíntese em laranjeira 'Natal' com clorose variegada dos citros

“…Assim, como o decréscimo da assimilação de CO 2 nas plantas com CVC foi maior do que o decréscimo na transpiração, somente o menor valor de condutância estomática não explicaria totalmente o decréscimo na assimilação de CO 2 das plantas infectadas. De fato, Ribeiro et al (2003aRibeiro et al ( , 2003bRibeiro et al ( , 2004 e Habermann et al (2003a) observaram que, além da queda da condutância estomática, fatores relacionados com reações bioquímicas e fotoquímicas também afetam a taxa de assimilação de CO 2 em laranjeiras infectadas.…”

“…Em ambos os tratamentos, Φ efetiva decresceu de acordo com o aumento de DFFFA, indicando que sob alta DFFFA, menor proporção dos elétrons é utilizada diretamente nas reações fotoquímicas e de redução do CO 2 . Ribeiro et al (2003b) observaram redução de Φ efetiva em valores de DFFFA acima de 150 µmol m -2 s -1 , sendo tal resposta acompanhada pelo aumento da extinção não-fotoquímica da fluorescência. Mesmo com o decréscimo de Φ efetiva sob alta radiação, a taxa aparente de transporte de elétrons, em laranjeira com CVC, é semelhante à das plantas sadias (Ribeiro et al, 2003b).…”

“…Ribeiro et al (2003b) observaram redução de Φ efetiva em valores de DFFFA acima de 150 µmol m -2 s -1 , sendo tal resposta acompanhada pelo aumento da extinção não-fotoquímica da fluorescência. Mesmo com o decréscimo de Φ efetiva sob alta radiação, a taxa aparente de transporte de elétrons, em laranjeira com CVC, é semelhante à das plantas sadias (Ribeiro et al, 2003b). A redução de Φ efetiva pode representar um mecanismo de rápida adaptação do aparato fotossintético à alta radiação (Baker & Rosenqvist, 2004).…”

“…De fato, Habermann et al (2003a) observaram que a fotorrespiração aumenta significativamente em laranjeiras com CVC, e este processo funciona como uma rota alternativa, visto que há aumento da atividade de oxigenação da rubisco (ribulose bisfosfato carboxilase/oxigenase) com consumo de ATP e de redutores (Laisk et al, 1998). Quando suprimida a fotorrespiração sob alta concentração de CO 2 , Ribeiro et al (2003aRibeiro et al ( , 2003b constataram maiores valores de Φ efetiva em plantas sadias sob baixa radiação.…”

“…Diminuição da condutância estomática, das taxas de fotossíntese e de transpiração e do potencial da água na folha, em plantas com CVC, são atribuídas à obstrução dos vasos do xilema (Machado et al, 1994;Habermann et al, 2003aHabermann et al, , 2003bMcElrone et al, 2003;Ribeiro et al, 2003aRibeiro et al, , 2003bRibeiro et al, , 2004. A queda na taxa de fotossíntese afeta o crescimento, visto que praticamente todo o carbono acumulado na planta é proveniente desse processo.…”