Rev. Bras. Fisiol. Vegetal 3(1): 39-45, 1991
ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE CLOROFILA NAS FOLHAS E SEU ESPECTRO
DE ABSORÇÃO DE LUZ EM FUNÇÃO DO SOMBREAMENTO EM MUDAS DE
QUATRO ESPÉCIES FLORESTAIS NATIVAS1
VERA LEX ENGEL2 e FÁBIO POGGIANI3
RESUMO — Mudas de (1) Amburana/cearensis
(Fr. All.) A. C. Sm., família Fabaceae; (2)
Zeyhera tuberculosa (Vell.) Bur., “ipê-felpudo”,
família Bignoniaceae; (3) Tabebuia avellanedae
Lorentz ex Grisebach, “ipê-roxo”, família
Bignoniaceae, e (4) Erythrina speciosa Andr.,
suinã, família Fabaceae, foram cultivadas sob
sombreamentos de 0, 41, 68 e 82%. A concentração de clorofila nas folhas correlacionou-se
positivamente com o nível de sombra em todas as
espécies, e esta correlação foi mais elevada para
a clorofila b. A razão entre clorofila a/b correlacionou-se negativamente com o sombreamento
apenas nas espécies : A. cearensis e E. speciosa.
Em todos os níveis E. speciosa e T. avellanedae
apresentaram concentrações mais altas de clorofila enquanto Z. tuberculosa apresentou os menores teores. Sob sombreamento, o espectro de absorção da clorofila extraída em acetona 80%
apresentou um aumento da capacidade de absorção da luz não só nas regiões azul e vermelha,
mas também em outras faixas de comprimento de
onda.
“ipê-felpudo”, family Bignoniaceae; (3)
Tabebuia avellanedae Lorentz ex Grisebach,
“ipê-roxo”, family Bignoniaceae and (4)
Erythrina speciosa Andr., suinã, family Fabaceae
were grown under shade levels of 0, 41, 68 and
82%. The foliar chlorophyll concentration was
positively correlated with the shade level for all
the especies and this correlation was higher for
the chlorophyll b. The ratio of chlorophyll a/b
was negatively correlated with shading for A.
cearensis and E. speciosa. In all the shade
levels, E. speciosa and T. avellanedae showed
the highest chlorophyll concentration, while Z.
tuberculosa showed the lowest one. Under
shading, the 80% acetone extracted chlorophyll
showed and increase of light absorption not only
at the blue and red zones, but also in others
visible wave lenghts.
Termos para indexação: tolerância à sombra, cerejeira, ipê-felpudo, ipê-roxo, suinã.
INTRODUÇÃO
Index terms: shade tolerance, cerejeira, ipê-roxo,
ipê-felpudo, suinã.
Um dos fatores ligados à eficiência fotossintética de plantas e consequentemente ao crescimento e adaptabilidade a diversos ambientes é a clorofila, presente em todos os vegetais verdes.
Segundo Kramer & Kozlowski (1979) a clorofila é constantemente sintetizada e destruída (foto-oxidação) em presença de luz, mas sob intensidades luminosas muito altas a velocidade de
decomposição é maior, sendo o equilíbrio estabelecido a uma concentração mais baixa. Por isto
Boardman. (1977) salienta que as folhas de sombra apresentam maior concentração de clorofila
(mg/g) do que folhas de sol. porém se o conteúdo
for expresso por unidade de área foliar a concentração é menor nas folhas de sombra. Entretanto,
as respostas do teor de clorofila por unidade de
área de diferentes espécies não são uniformes,
conforme demonstram os trabalhos de Shirley
STUDY OF FOLIAR CHLOROPHYLL
CONCENTRATION AND ITS LIGHT
ABSORPTION SPECTRUM AS RELATED TO
SHADING AT THE JUVENILE PHASE
OF FOUR NATIVE FOREST TREE SPECIES
ABSTRACT — Juvenile plants of (1) Amburana
cearensis (Fr. All) A.C.Sm., “cerejeira”, family
Fabaceae; (2) Zeyhera tuberculosa (Vell) Bur.,
1
2
3
Recebido em 19/02/1991 e aceito em 29/05/1991.
Prof Assistente do Departamento de Ciências Florestais da
FCA/UNESP, Cx. Postal 237. CEP 18600, Botucatu, SP.
Prof. Associado do Departamento de Ciências Florestais da
ESALQ/USP, Cx. Postal 9, CEP 13400, Piracicaba, SP.
39
40
ENGEL & POGGIANI
(1929); Bjorkman & Holmgren (1963); Graça.
(1983); Nygren & Kellomaki (1983/1984); Tinoco & Vazques-Yanes (1985) e Lee (1988).
Não só a concentração total de clorofila, mas
também a proporção entre os diversos tipos desta
mudam em função da intensidade luminosa. De
uma maneira geral demonstra-se que a proporção
entre clorofila a e b tende a diminuir com a redução da intensidade luminosa. (Boardman,
1977; Kramer & Kozlowski, 1979; Whatley &
Watley, 1982; Graça, 1983; Tinoco & Vasquez-Yanes, 1985; Lee, 1988). Entretanto alguns
autores não encontraram diferenças entre estas
proporções (Inoue, 1983; Graça, 1983; Nygren &
Kellomaki, 1983/1984).
Uma maior proporção relativa de clorofila b
em plantas sombreadas é uma característica importante, pois possibilita a captação de energia
de outros comprimentos de onda e transferência
para uma molécula específica de clorofila a,
que efetivamente toma parte das reações fotoquímicas da fotossíntese (Whatley & Whatley,
1982). Este aumento relativo pode estar ligado a
um aumento da proporção do complexo coletor
clorofila a/b proteína, associado ao fotossistema I
nos “grana”, em relação ao complexo P 700 (que
contém somente clorofila a - proteína) do fotossistema II nos tilacóides e que é facilmente fotooxidado (Thornber, 1975). Um outro fator pode
ser a maior proporção de “grana” em cloroplastos de folhas de sombra (Mitchell, 1979).
Um aspecto que tem sido pouco estudado é a
relação entre conteúdo de clorofila nas folhas e
sua absorção de luz. Segundo Gabrielsen (1948),
a proporção de luz incidente que é refletida, é
maior quando a concentração de pigmentos na
folha é baixa, porque a luz refletida de uma camada mais interna terá uma menor chance de ser
recapturada no seu caminho de volta à superfície.
Ainda para o mesmo autor, quanto menor a concentração de clorofila na folha, maior será o aumento relativo da absorção de luz devido a um
aumento nesta concentração inicial. Esta relação
pode ser observada também para a clorofila extraída, embora as propriedades óticas das folhas
não sejam as mesmas que a da clorofila em solução.
O presente trabalho objetivou estudar a resposta ao sombreamento de quatro espécies florestais nativas, em termos das alterações quantitativas e qualitativas da clorofila foliar em função da
intensidade relativa de luz, como forma de avaliar a adaptabilidade à sombra desta espécies,
testando-se a hipótese de que espécies com uma
maior tolerância à sombra teriam uma maior capacidade de alteração da clorofila foliar (principalmente em relação à proporção relativa de clorofila b).
MATERIAL E MÉTODOS
Foram estudadas mudas de (1) Amburana
cearensis (Fr. All.) A.C.Sm., “cerejeira” ou
“amburana”, família Fabaceae; (2) Zeyhera
tuberculosa (Vell) Bur., “ipê-felpudo”, família
Bignoniaceae; (3) Tabebuia avellanedae Lorentz
ex Grisebach, “ipê-roxo”, família Bignoniaceae,
e. (4) Erythrina speciosa Andr., “suinã”, família
Fabaceae. A escolha das espécies baseou-se na
importância ecológico-silvicultural.
Testaram-se quatro níveis de sombra, utilizando-se armações de madeira de 12,25 m2 de área e
1,60m de altura na sua parte central, cobertas
com telas de “nylon” preto (“sombrite”), respectivamente com 30, 60 e 80% de sombreamento,
conforme especificações do fabricante, e de um
nível a pleno sol (0% de sombreamento). Medições feitas com luxímetro indicaram posteriormente um sombreamento médio de 41, 68 e 82%.
As mudas foram produzidas por semeadura direta em sacos de polietileno com cerca de 1570
cm3 de volume, utilizando-se como substrato uma
mistura de terra argilosa de subsolo (LVE), terra
arenosa e composto orgânico (bagacilho de cana
e esterco bovino curtido), na proporção 4:1:1.
Cada nível de sombreamento constituiu-se em
um experimento de blocos casualizados com 4
tratamentos (espécies) 3 repetições e 9 plantas
por parcela, e que foram analisados conjuntamente.
Rev. Bras. Fisiol. Vegetal, Vol. 3, 1991
ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE CLOROFILA
As amostras foram coletadas aos 304, 352,
368 e 421 dias após a semeadura, respectivamente para E. speciosa, T. avellane dae, Z. tuberculosa e A. cearensis. Teve-se o cuidado de proceder-se à amostragem em épocas diferentes em
função das taxas de crescimento de cada espécie
para que nestes momentos as plantas tivessem
aproximadamente o mesmo tamanho relativo. Foram retiradas 4 a 5 folhas maduras da parte mediana da copa de 3 plantas por parcela e em cada
nível de sombra, para análise da clorofila segundo a metodologia descrita por Linder (1974) e
Whitham et al (1971). A extração da clorofila foi
feita em acetona 80% e a quantificação por espectrofotometria. Os cálculos de mg de clorofila
por grama de peso fresco de tecido foliar basearam-se nas equações (1), (2), e (3) a seguir (Whitham et al., 1971):
Clorofila a = (12,7 x A663 - 2,69 x A645) V
1000W
(1)
Clorofila b = (22,9 x A645 - 4,68 x A 663) V
1000W
(2)
Clorofila total = A652 x 1000 x V/1000W
(3)
34,5
Onde:
A = absorbância no comprimento de onda indicado
V = volume final do extrato clorofila - acetona
W = matéria fresca em gramas do material vegetal utilizado
O espectro da absorção foi determinado em
uma amostra composta, constituída de uma alíquota de 5 ml do extrato de cada planta utilizada.
Da solução assim obtida, procedeu-se à leitura de
absorbância, entre 370 e 700 nm. No caso de T.
avellanedae as soluções obtidas após a extração
da clorofila foram diluídas para metade da concentração original.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As respostas das diferentes espécies ao som-
41
breamento quanto à clorofila a, b e total, apresentadas na Tabela 1 mostram padrão similar ao
observado em outros trabalhos. (Shirley, 1929;
Bjorkman & Holmgren, 1963; Inoue, 1978;
Abrams, 1987; Lee, 1988). Para todas as espécies houve alta correlação positiva entre as concentrações de clorofila (mg/g) e níveis de sombreamento.
Em todas as espécies a clorofila b correlacionou-se melhor com o nível de sombreamento do
que a clorofila a (a não ser para T. avellanedae,
provavelmente porque a clorofila a está presente
nos dois tipos de complexo clorofila-proteína,
que variam diferentemente sob ação da luz, de
acordo com Thornber (1975) enquanto a clorofila
b tem uma resposta mais bem definida. Em T.
avellanedae a correlação entre clorofila a e b foi
mais fraca e a contribuição relativa da clorofila b
para a clorofila total foi menor.
A razão entre clorofila a/b correlacionou-se
com o nível de sombra de maneira estatisticamente significativa apenas para as espécies A. cearensis e E. speciosa, em ambas apresentando
correlação negativa. Nestas duas espécies houve
uma correlação mais alta da razão a/b com a clorofila b do que com a a. Como a degradação da
clorofila b é mais difícil, há um aumento relativo
da clorofila a. Para estas espécies, uma maior
proporção relativa de clorofila b pode ser vantajosa sob sombreamento, já que a clorofila b permite uma maior eficiência de absorção de luz
menos intensa (Whatley & Whatley, 1982), e uma
ampliação de espectro de ação da fotossíntese
(Mitchell, 1979).
A Fig. 1 mostra as médias de concentração total de clorofila e de razão clorofila a/b por espécie em cada nível de sombra, bem como a comparação de médias entre espécies, obtida do desdobramento da análise conjunta de variância por
nível de sombra.
Verifica-se que E. speciosa apresentou valores
mais elevados de clorofila que as demais espécies, sendo apenas igualada por T. avellanedae
sob 82% de sombra. Z. tuberculosa, por outro
lado, foi a espécie com a menor concentração total de clorofila em todos os níveis. Estas diferen-
Rev. Bras. Fisiol. Vegetal, Vol. 3, 1991
42
ENGEL & POGGIANI
TABELA 1 — Análises de correlação linear simples (Pearson) entre clorofila foliar e a porcentagem de
sombreamento.
%SombreaClorofila
Clorofila
Clorofila
mento
a
b
total
E. speciose
clorofila a
clorofila b
clorofila
total
Razão a:b
T. avellanedae
clorofila a
clorofila b
clorofila
total
Razão a:b
Z. tuberculose
clorofila a
clorofila b
clorofila
total
Razão a:b
A. cearensis
clorofila a
clorofila b
clorofila
total
Razão a:b
r
P>F
N
r
P>F
n
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
0,84678
0,0001**
26
0,85816
0,0001**
26
0,62502
0,0006**
26
-0,74288
0,0001**
26
0,78022
0,001**
36
0,78124
0,0001**
36
0,75425
0,0001**
36
0,28787
0,0946ns
36
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
0,85384
0,0001**
35
0,65208
0,001**
35
0,81559
0,0001**
35
0,16004
0,35584ns
35
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
r
P>F
N
0,69020
0,0001**
36
0,77255
0,0001**
36
0,74054
0,009**
36
-0,79790
0,0001**
36
—
0,92091
0,0001**
26
0,78395
0,0001**
26
-0,65564
0,0003**
26
—
0,97419
0,0001**
36
0,98955
0,0001**
36
-0,41332
0,0122ns
36
—
0,77735
0,0001**
25
0,97192
0,0001**
35
0,14845
0,3947ns
35
—
0,93110
0,0001**
36
0,98363
0,0001**
36
-0,79617
0,0001**
36
—
—
—
—
0,76412
0,0001
26
0,84285
0,0001**
26
—
-0,84285
0,0001**
26
—
—
—
—
0,98604
0,001**
36
-0,56965
0,0003**
36
—
-0,53229
0,0008**
36
—
—
—
—
-0,87514
0,0001**
35
-0,47786
0,037ns
35
—
-0,01978
0,9102ns
—
—
—
—
0,97558
0,0001**
36
-0,92320
0,0001**
36
—
-0,85702
0,0001**
36
Onde:
r = Coeficiente de correlação linear de Pearson
P F= Probabilidade de que F calculado seja menor que F tabelado (análise de variância da correlância)
N = Número de observações
Rev. Bras. Fisiol. Vegetal, Vol. 3, 1991
ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE CLOROFILA
FIGURA 1 — Concentração total média de clorofila em mg/g
matéria seca. (A) e razão clorofila a/b. (B) em folhas de (1) Amburana cearensis; (2) Zeyhera tuberculosa; (3) Tabebuia avellanedae e (4) Erythrina speciosa em diferentes níveis de sombreamento (%). Dentro de cada nível de sombra as médias de espécies
indicadas pela mesma letra não diferem entre si ao nível de 5%
de probabilidade. Média de A. cearensis sob 0% de sombra não
foi considerada devido a valores perdidos.
ças podem ser importantes sob sombreamentos
superiores a 41%, pois nestas condições a taxa
de fotossíntese deve ser proporcional à concentração de clorofila, conforme Gabrielsen, 1948).
De acordo com esta hipótese, E. speciosa e T.
avellanedae teriam condições de apresentar altas
taxas de crescimento, superiores às das outras
espécies mesmo à sombra (Engel, 1989). A alta
concentração de clorofila nas folhas de E. speciosa pode estar ligada a uma maior teor de nitrogênio nas folhas, de cerca de 4% da matéria
seca (Engel & Poggiani, 1990) pela capacidade
de fixação simbiótica deste elemento que a espécie apresenta.
Apesar da alta concentração de clorofila, E.
speciosa é desfavorecida em termos de cresci-
43
mento sob condições de sombra (Engel, 1989).
Entretanto, de acordo com Gabrielsen (1948), a
concentração de clorofila só influencia as taxas
fotossintéticas se estiver abaixo da concentração
ótima para este processo. As folhas de A. cearensis e Z. tuberculosa que apresentam menores
concentrações de clorofila, seriam então mais beneficiadas sob sombreamento, pois neste caso o
aumento no teor de clorofila. (mg/g) permitiria
manter as taxas de fotossíntese e garantir o crescimento.
As espécies estudadas apresentaram capacidade de absorção de luz nos diversos comprimentos
de onda aumentada com o sombreamento (Fig.
2). O aumento maior ocorreu nas *regiões dos picos de absorção, mas de modo geral os comprimentos de onda correspondentes aos picos não
mudaram entre os níveis de sombra em uma
mesma espécie, embora a absorbância nestes
pontos tenha sido alterada.
A mudança nas absorbâncias em cada comprimento de onda é reflexo da concentração dos
pigmentos nas folhas. A proporção relativa entre
estes também influi na determinação do espectro,
já que cada tipo de clorofila tem picos de absorção em distintos comprimentos de onda.
Em A. cearensis houve uma maior absorção de
luz na faixa do azul e esta capacidade foi consideravelmente ampliada com o aumento do sombreamento embora a curva obtida para 0% de
sombra deva ser examinada com ressalvas devido
a parcelas amostrais perdidas e consequentemente 2 plantas tendo sido utilizadas para obtenção
do extrato. A maior absorção em comprimentos
de onda menores de 500 nm pode ser correlacionada a uma maior proporção de clorofila b. O
aumento da absorbância na região do azul pode
estar relacionado também à presença de carotenóides, cujos picos de absorção situam-se nesta
faixa de comprimento. (Mitchell, 1979), embora
análises quantitativas deste pigmento não tenham
sido feitas. Poder-se-ia sugerir então que, sob
condições de sombra esta espécies adaptaria seu
aparelho fotossintético para absorver de maneira
eficiente a luz azul, abundante nestas condições
de acordo com Shirley (1929). Entretanto afir-
Rev. Bras. Fisiol. Vegetal, Vol. 3, 1991
44
ENGEL & POGGIANI
FIGURA 2 — Espectros de absorção da luz da clorofila extraída em acetona 80% de folhas de (1) Amburana cearensis; (2) Zeyhera
tuberculosa; (3) Tabebuia avellanedae e (4) Erythrina speciosa em função do nível de sombreamento (%).
mações mais concretas deste tipo só poderiam ser
feitas com medidas de absorbância em folhas inteiras usando-se um espectroradiômetro; em folhas intactas os pigmentos estão organizados e
seu comportamento é diferente em relação aos
pigmentos em solução, obedecendo lesi físicas de
estado sólido (Clayton, 1980).
Não houve alteração da posição dos picos em
Z. tuberculosa, assim como no caso de T. avellanedae, o que era esperado pois a razão clorofila a/b não se correlacionou com o sombreamento.
Entretanto, na curva de 68% em Z. tuberculosa
nota-se um deslocamento do pico da região azul
para a esquerda o que coincide com uma razão
clorofila a/b mais alta neste nível de sombra (Figura 2), fazendo com que o ponto de máxima ab-
sorção se aproxime mais do pico de absorção da
clorofila a (Hall & Rao, 1980).
Em E. speciosa, apesar da concentração de
clorofila a pleno sol ser alta, a absorbância da solução com o aumento do sombreamento foi sensivelmente aumentada. As curvas interrompidas
nos níveis de 68 e 82% de sombra são devidas a
valores perdidos. Uma maior absorbância na faixa do vermelho para a curva de 68% corresponde
à maior concentração de clorofila total neste nível em relação aos demais.
CONCLUSÕES
Verificou-se que as quatro espécies estudadas
possuem a capacidade de alterar seus fotossiste-
Rev. Bras. Fisiol. Vegetal, Vol. 3, 1991
ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE CLOROFILA
mas em termos de quantidade de pigmentos e de
composição relativa de clorofila a e b. Com relação à clorofila extraída em acetona 80%, pode-se afirmar que as alterações sofridas nas folhas proporcionam uma maior eficiência de absorção de luz não só na faixa do vermelho, mas
também de outras regiões do espectro. Não se
pode precisar, entretanto, a importância que estas
respostas terão para a fotossíntese e o crescimento destas plantas, já que os pigmentos nas folhas
devem comportar-se de maneira diferente.
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