A influência do habitat e do Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM) na absorção de água em orquídeas | The influence of habitat and Crassulacean Acid Metabolism (CAM) on water absorption in orchids

The adaptive success of orchids in different habitats is due to the development of morphological and physiological strategies that promote greater efficiency in water use. Among these strategies, we can mention foliar succulence, foliar water uptake (FWU), and the expression Crassulacean Acid Metabolism (CAM). Furthermore, aerial roots can maximize the absorption of water and nutrients, processes that can be related to the presence of a canopy and the composition of its cell wall. Therefore, we hypothesized in Chapter 1 that FWU may be a strategy for water acquisition by epiphytic and rupicolous orchids due to the low water availability in these environments and that CAM metabolism would further increase the rate of water absorption by these plants. To test this hypothesis, we evaluated the capacity of FWU and verified variations between epiphytic, rupicolous, and terrestrial habitats, and between C3 and CAM metabolism in 16 orchid species. We found that foliar water uptake may be a strategy developed by orchids, and is related to the structural characteristics of leaves. The rupicolous species showed higher FWU, but this water absorption strategy was not favored by CAM metabolism. In Chapter 2, we hypothesized that the aerial and terrestrial roots of Vanilla bahiana may present cell wall characteristics that contribute to their role in each environment, as well as understand how changes in their structure occur during their development. To verify the alterations in the composition of the cell wall of the roots of V. bahiana, immunocytochemical analyzes were performed using monoclonal antibodies that mark epitopes of proteins, hemicelluloses, and pectin. We found that the cell wall composition of aerial (free and attached to the phorophyte) and terrestrial (fixed to the soil) roots of V. bahiana changes in response to the environment, which consequently reflects on the function performed by these roots. In summary, the foliar water uptake is likely related to habitat conditions and leaf morphological traits associated with water use and helps orchids cope with drought events. The aerial roots of V. bahiana showed greater complexity and presence of pectin, favoring the influx of water and nutrients. Our results provide new perspectives to understand the water use strategies presented by orchids in their vegetative organs to deal with environmental conditions.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Dissertação (Mestrado)

O sucesso adaptativo das orquídeas em diferentes habitats deve-se ao desenvolvimento de estratégias morfológicas e fisiológicas que promovem maior eficiência do uso da água. Dentre estas estratégias, podemos citar a suculência foliar, a absorção foliar de água (Foliar water uptake - FWU) e a expressão Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM). Além disso, as raízes aéreas podem maximizar a absorção de água e nutrientes, processos que podem ser relacionados com a presença de um velame e a composição de sua parede celular. Diante disso, hipotetizamos no Capítulo 1 que a FWU pode ser uma estratégia para aquisição de água pelas orquídeas epífitas e rupícolas devido à baixa disponibilidade hídrica nestes ambientes, e que o metabolismo CAM aumentaria ainda mais a taxa de absorção de água por estas plantas. Para testar esta hipótese, avaliamos a capacidade de FWU e verificamos variações entre os habitats epifítico, rupícola e terrestre, e entre o metabolismo C3 e CAM em 16 espécies de orquídeas. Descobrimos que a absorção foliar de água pode ser uma estratégia desenvolvida pelas orquídeas, e possui relação com características estruturais das folhas. As espécies rupícolas apresentaram maior FWU, porém esta estratégia de absorção de água não foi favorecida pelo metabolismo CAM. Já no Capítulo 2, levantamos como hipótese que as raízes aéreas e terrestres de Vanilla bahiana podem apresentar características da parede celular que contribuem com seu papel em cada ambiente, bem como entender como ocorrem modificações em sua estrutura durante seu desenvolvimento. Para verificar as alterações na composição da parede celular das raízes de V. bahiana foram realizadas análises imunocitoquímicas utilizando anticorpos monoclonais que marcam epitopos de proteínas, hemiceluloses e pectinas. Descobrimos que a composição da parede celular das raízes aéreas (livres e aderidas ao forófito) e terrestres (fixadas no solo) de V. bahiana se altera em resposta ao ambiente, o que consequentemente reflete na função exercida por essas raízes. Em síntese, a absorção foliar de água provavelmente está relacionada com as condições do habitat e os traços morfológicos das folhas associados ao uso da água, e ajuda as orquídeas a enfrentar eventos de seca. As raízes aéreas de V. bahiana apresentaram uma maior complexidade e presença de pectinas, favorecendo o influxo de água e nutrientes. Nossos resultados fornecem novas perspectivas para compreender as estratégias relacionadas ao uso da água apresentadas pelas orquídeas em seus órgãos vegetativos para lidar com as condições do ambiente.

2024-09-14