Brazilian Journal of Plant Physiology, Volume: 19, Issue: 4, Published: 2007
  • Ecophysiology of tropical tree crops: an introduction Review

    DaMatta, Fábio M.

    Abstract in Portuguese:

    Nesta edição especial, examina-se a ecofisiologia de grandes culturas arbóreas tropicais, consideradas aqui num sentido mais amplo, incluindo-se espécies como bananeira, cajueiro, mandioca, citrus, cacaueiro, coqueiro, cafeeiro, mangueira, mamoeiro, seringueira e chá. Para a maioria dessas culturas, a fotossíntese é tratada como um processo-chave afetando o seu crescimento e desempenho. As respostas fisiológicas das culturas a fatores ambientes, tais como disponibilidade de água e temperatura, são enfatizadas. Várias lacunas em nosso conhecimento sobre a ecofisiologia de culturas arbóreas tropicais são indicadas, os principais avanços são examinados e as necessidades de pesquisas futuras são apontadas.

    Abstract in English:

    In this special issue, ecophysiology of major tropical tree crops, considered here on a broader sense and including species such as banana, cashew, cassava, citrus, cocoa, coconut, coffee, mango, papaya, rubber, and tea, are examined. For most of these crops, photosynthesis is treated as a central process affecting growth and crop performance. The crop physiological responses to environmental factors such as water availability and temperature are highlighted. Several gaps in our database concerning ecophysiology of tropical tree crops are indicated, major advances are examined, and needs of further researches are delineated.
  • Ecophysiological factors underpinning productivity of Hevea brasiliensis Review

    Rodrigo, V.H.L.

    Abstract in Portuguese:

    Para qualquer cultivo comercial, incluindo Hevea brasiliensis (seringueira), alta produtividade é um mister a ser perseguido Ademais, alta demanda por borracha natural tem exercido grande pressão para a expansão do cultivo de seringa para novas áreas não-tradicionais. Nesta revisão, são discutidos os princípios ecofisiológicos e ferramentas usadas, bem como as medidas a serem tomadas, para direcionar o aumento da produtividade, em termos de seleção de genótipos, determinação da densidade ótima de plantio e estabelecimento de sistemas de consorciação. Melhoramento para altos rendimentos e seleção de genótipos adequados para diferentes condições de cultivo tem sido uma prioridade constante ao longo da historia de pesquisas sobre seringueira; todavia, ferramentas para a seleção precoce são necessárias são para reduzir-se o tempo requerido para esse processo. Como em qualquer cultura, a fotossíntese governa a produtividade da seringueira e, portanto, fatores ou parâmetros associados, ou que indicam, a eficiência da produtividade fotossintética sob condições de campo podem ser usados como ferramentas na seleção de genótipos de Hevea. Particularmente, para a seleção precoce de genótipos em programas de melhoramento, as características da planta adulta, que determinam a fotossíntese e a produtividade da cultura, devem ser associadas com as características da planta na fase juvenil. A eficiência temporal e espacial pelas quais as plantas adquirem recursos necessários ao crescimento determina a produtividade global da cultura da seringueira e, portanto, a densidade de plantio ótima e as combinações adequadas de culturas em sistemas de consorciação. Alterações no microclima da cultura influenciam a eficiência de captura de recursos e, assim, podem ser importantes para determinar a densidade de plantio e as espécies envolvidas na consorciação. Necessidades de pesquisa no que tange aos aspectos supramencionados são também discutidos.

    Abstract in English:

    High land productivity is a must for any commercial cultivation including Hevea brasiliensis (rubber). Also, the high demand for natural rubber has placed great pressure on expanding rubber cultivation to new and non-traditional areas. Understanding the ecophysiological principles behind the measures of productivity improvements is vital for wide application of these measures and to assess their sustainability. This review discusses the ecophysiological principles and tools used, along with the measures taken, to address productivity needs in terms of: genotype selection, determination of optimum planting density, and establishment of intercropping systems. Breeding for high yields and selection of suitable genotypes for different growing conditions are a top priority throughout the research history of rubber, however, early selection tools are necessary to reduce the time required for this process. As for any crop, photosynthesis drives the productivity of the rubber crop and, therefore, factors that govern and/or parameters that indicate the efficiency of photosynthetic productivity under field conditions could be used as tools in the selection of Hevea genotypes. Particularly for the early selection of genotypes in breeding programmes, mature crop characteristics which determine crop photosynthesis and productivity, should be linked to juvenile plant characteristics. The spatial and temporal efficiency by which plants acquire growth resources determines the overall productivity of the rubber crop, hence the optimum planting density and suitable crop combinations in intercropping systems. Changes in crop microclimate influence the efficiency of resource capture and thereby can be important for determining planting density and intercrops. Research needs regarding all the above aspects are also discussed.
  • Physiological characteristics of cassava tolerance to prolonged drought in the tropics: implications for breeding cultivars adapted to seasonally dry and semiarid environments Review

    El-Sharkawy, Mabrouk A.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo sumaria resultados de pesquisas conduzidas no Centro Internacional para Agricultura Tropical (CIAT), sobre as respostas da mandioca a períodos prolongados de déficit hídrico, no campo, centrando-se em trocas gasosas, relações hídricas e em ensaios bioquímicos. O objetivo da pesquisa foi coordenar aspectos básicos e aplicados da fisiologia da produção para uma estratégia de melhoramento utilizando-se de uma abordagem multidisciplinar. Várias características e mecanismos associados com a tolerância da mandioca à seca foram elucidados, usando-se de um grande número de genótipos da coleção do germoplasma do CIAT; os genótipos foram cultivados em várias localidades representantes de ecozonas onde a mandioca é cultivada. Dentre essas características, destacam-se a elevada capacidade fotossintética das folhas da mandioca em ambientes favoráveis e a manutenção de taxas fotossintéticas razoáveis durante períodos prolongados de seca, uma característica crucial para altas e sustentadas produtividades. A mandioca apresenta um controle estomático eficiente sobre as trocas gasosas, a fim de reduzir as perdas de água quando as plantas são sujeitas ao déficit de água no solo ou a altas demandas evaporativas da atmosfera, portanto protegendo as folhas de uma desidratação severa. Durante déficits hídricos prolongados, a mandioca reduz a área de sua copa, via perda das folhas mais velhas e formação de novas e menores folhas, o quê reduz a interceptação da luz, outra característica de adaptação à seca. Apesar de a produção de raízes ser deduzida (porém muito menos que a redução do crescimento da parte aérea) sob seca, a cultura pode recuperar-se quando a água se torna disponível, via a rápida formação de novas folhas, com taxas fotossintéticas muito maiores que as de plantas não-estressadas, de modo a compensar pelas perdas de produção; com efeito, a produção aproxima-se da produção de cultivos bem irrigados. A mandioca pode extrair, lentamente, água das camadas profundas do solo, uma característica de grande importância em ambientes semio-áridos sazonalmente secos. A varredura de um grande número de acessos nesses ambientes mostrou que a produção é significativamente correlacionada com as taxas fotossintéticas da parte superior da copa, e essa associação foi atribuída principalmente a fatores não-estomáticos (anatômicos/bioquímicos). Materiais parentais tanto com altos rendimentos e elevadas taxas fotossintéticas foram identificados para incorporação em programas de seleção e de melhoramento de cultivares adaptadas a secas prolongadas associadas com altas temperaturas e ar seco, condições que podem ser ainda mais exacerbadas pelas mudanças climáticas globais nas regiões tropicais.

    Abstract in English:

    The paper summarizes research conducted at International Center for Tropical Agriculture (CIAT) on responses of cassava to extended water shortages in the field aided by modern gas-exchange and water-relation techniques as well as biochemical assays. The aim of the research was to coordinate basic and applied aspects of crop physiology into a breeding strategy with a multidisciplinary approach. Several physiological characteristics/traits and mechanisms underpinning tolerance of cassava to drought were elucidated using a large number of genotypes from the CIAT core germplasm collection grown in various locations representing ecozones where cassava is cultivated. Most notable among these characteristics are the high photosynthetic capacity of cassava leaves in favorable environments and the maintenance of reasonable rates throughout prolonged water deficits, a crucial characteristic for high and sustainable productivity. Cassava possess a tight stomatal control over leaf gas exchange that reduces water losses when plants are subjected to soil water deficits as well as to high atmospheric evaporative demands, thus protecting leaves from severe dehydration. During prolonged water deficits, cassava reduces its canopy by shedding older leaves and forming smaller new leaves leading to less light interception, another adaptive trait to drought. Though root yield is reduced (but much less than the reduction in top growth) under water stress, the crop can recover when water becomes available by rapidly forming new canopy leaves with much higher photosynthetic rates compared to unstressed crops, thus compensating for yield losses with final yields approaching those in well-watered crops. Cassava can extract slowly water from deep soils, a characteristic of paramount importance in seasonally dry and semiarid environments where deeply stored water needs to be tapped. Screening large accessions under seasonally dry and semiarid environments showed that yield is significantly correlated with upper canopy leaf photosynthetic rates, and the association was attributed mainly to nonstomatal (anatomical/biochemical) factors. Parental materials with both high yields and photosynthetic rates were identified for incorporation into breeding and selection programs for cultivars adapted to prolonged drought coupled with high temperatures and dry air, conditions that might be further aggravated by global climate changes in tropical regions.
  • An overview of preharvest factors influencing mango fruit growth, quality and postharvest behaviour Review

    Léchaudel, Mathieu; Joas, Jacques

    Abstract in Portuguese:

    Manga, um fruto tropical de grande importância, é geralmente colhido verde e comercializado após um período de armazenamento. Infelizmente, a qualidade final da manga na prateleira é altamente heterogênea, em termos de tamanho do fruto, qualidade do paladar e comportamento pós-colheita. Tem-se obtido uma quantidade expressiva de informações sobre os efeitos do estádio de maturação e condições pós-colheita sobre a qualidade final da manga. Contudo, tem-se dado atenção consideravelmente menor à influência dos fatores ambientes sobre o crescimento da manga, características de qualidade e comportamento pós-colheita. Neste artigo, faz-se uma revisão dos estudos sobre manga, evidenciando-se como fatores ambientes afetam o acúmulo de água e de matéria seca estrutural e não-estrutural nos frutos durante o seu desenvolvimento. Discutem-se essas alterações com relação à evolução de atributos de qualidade dos frutos ainda nas plantas e após a colheita. Os fatores de pré-colheita abordados são luz, temperatura, disponibilidades de água e de carbono, raleio de frutos e manejo da irrigação. Discutem-se também recentes avanços sobre modelagem associada à função do fruto na planta, conforme as condições ambientes que, combinados com estudos experimentais, pode melhorar a nossa compreensão sobre como as condições de pré-colheita afetam o crescimento e a qualidade da manga.

    Abstract in English:

    Mango, a tropical fruit of great economic importance, is generally harvested green and then commercialised after a period of storage. Unfortunately, the final quality of mango batches is highly heterogeneous, in fruit size as well as in gustatory quality and postharvest behaviour. A large amount of knowledge has been gathered on the effects of the maturity stage at harvest and postharvest conditions on the final quality of mango. Considerably less attention has been paid to the influence of environmental factors on mango growth, quality traits, and postharvest behaviour. In this paper, we provide a review of studies on mango showing how environmental factors influence the accumulation of water, structural and non-structural dry matter in the fruit during its development. These changes are discussed with respect to the evolution of quality attributes on the tree and after harvest. The preharvest factors presented here are light, temperature, carbon and water availabilities, which can be controlled by various cultural practices such as tree pruning, fruit thinning and irrigation management. We also discuss recent advances in modelling mango function on the tree according to environmental conditions that, combined with experimental studies, can improve our understanding of how these preharvest conditions affect mango growth and quality.
  • Ecophysiology of tea Review

    De Costa, W.A. Janendra M.; Mohotti, A. Janaki; Wijeratne, Madawala A.

    Abstract in Portuguese:

    O chá [Camellia sinensis (L.) O. Kuntze] é uma das mais importantes culturas para a produção de bebidas no mundo. As principais regiões de cultivo dessa espécie se concentram no sudeste da Ásia e na África oriental, onde é cultivado numa ampla faixa de altitudes, até 2200 m acima do nível do mar. Neste artigo, revisam-se processos fisiológicos centrais determinantes da produção do chá e se discutem como esses processos são influenciados por fatores genotípicos e ambientes. A produção do chá é discutida em termos de suprimento de assimilados provenientes da fotossíntese e formação de drenos (ramos) removidos na colheita. A maquinaria fotossintética e processos parciais (i.e. captura de luz, transporte de elétrons e carboxilação) da fotossíntese, em plantas de chá, exibem adaptações à sombra. Conseqüentemente, as taxas máximas de fotossíntese saturadas à luz são inferiores às da media de plantas C3, observando-se também fotoinibição sob altas irradiâncias. Esses processos restringem a capacidade da fonte em plantas de chá. A produção do chá é limitada pelo dreno conquanto os ramos são colhidos antes de atingirem sua biomassa máxima, o que é feito com o intuito de se preservarem os caracteres de qualidade da bebida processada. Na ausência de déficit hídrico, as taxas de iniciação e de extensão de ramos são determinadas pela temperatura do ar e pelo déficit de pressão de vapor, tendo a temperatura um efeito positivo, e o segundo fator afetando negativamente aquelas taxas. Em períodos de estiagem, quando o déficit hídrico no solo atinge um limiar, determinado genotípica e ambientalmente, as taxas de iniciação e de extensão dos ramos são reduzidas com o decréscimo do potencial hídrico desses ramos. A produção do chá responde significativamente à irrigação, uma opção promissora para aumentar a produtividade durante períodos secos, que são freqüentes em muitas regiões onde essa espécie é cultivada.

    Abstract in English:

    Tea [Camellia sinensis (L.) O. Kuntze] is one of the most important beverage crops in the world. The major tea-growing regions of the world are South-East Asia and Eastern Africa where it is grown across a wide range of altitudes up to 2200 m a.s.l.. This paper reviews the key physiological processes responsible for yield determination of tea and discusses how these processes are influenced by genotypic and environmental factors. Yield formation of tea is discussed in terms of assimilate supply through photosynthesis and formation of harvestable sinks (i.e. shoots). The photosynthetic apparatus and partial processes (i.e. light capture, electron transport and carboxylation) of tea show specific adaptations to shade. Consequently, maximum light-saturated photosynthetic rates of tea are below the average for C3 plants and photoinhibition occurs at high light intensities. These processes restrict the source capacity of tea. Tea yields are sink-limited as well because shoots are harvested before their maximum biomass is reached in order to maintain quality characters of made tea. In the absence of water deficits, rates of shoot initiation and extension are determined by air temperature and saturation vapour pressure deficit, with the former having positive and the latter having negative relationships with the above rates. During dry periods, when the soil water deficit exceeds a genotypically- and environmentally-determined threshold, rates of shoot initiation and extension are reduced with decreasing shoot water potential. Tea yields respond significantly to irrigation, a promising option to increase productivity during dry periods, which are experienced in many tea-growing regions.
  • Physiology of citrus fruiting Review

    Iglesias, Domingo J.; Cercós, Manuel; Colmenero-Flores, José M.; Naranjo, Miguel A.; Ríos, Gabino; Carrera, Esther; Ruiz-Rivero, Omar; Lliso, Ignacio; Morillon, Raphael; Tadeo, Francisco R.; Talon, Manuel

    Abstract in Portuguese:

    Citrus é a principal fruteira no mundo, tendo, portanto, profundos impactos econômicos, sociais e culturais em nossa sociedade. Nos últimos anos, o conhecimento sobre a biologia reprodutiva de plantas tem aumentado consideravelmente, principalmente em função de trabalhos desenvolvidos com plantas-modelo. Todavia, a informação produzida nessas espécies nem sempre pode ser aplicada a citrus, fundamentalmente porque citrus é uma cultura arbórea perene com uma biologia reprodutiva muito peculiar e incomum. A regulação do crescimento e desenvolvimento do fruto em citrus é um fenômeno complexo e dependente de muitos fatores externos e internos que podem operar tanto seqüencialmente como simultaneamente. Os elementos e mecanismos pelos quais estímulos ambientes e endógenos afetam o crescimento do fruto vêm sendo interpretados, e esse conhecimento pode auxiliar a prover ferramentas que permitiriam otimizar a produção per se, além da obtenção de frutos com maior valor nutricional, o objetivo precípuo da Industria de Citrus. Neste artigo, revisam-se os avanços que vêm ocorrendo na fisiologia da frutificação de citrus durante os últimos anos; apresenta-se, também, o status atual de pesquisas mais relevantes nessa área.

    Abstract in English:

    Citrus is the main fruit tree crop in the world and therefore has a tremendous economical, social and cultural impact in our society. In recent years, our knowledge on plant reproductive biology has increased considerably mostly because of the work developed in model plants. However, the information generated in these species cannot always be applied to citrus, predominantly because citrus is a perennial tree crop that exhibits a very peculiar and unusual reproductive biology. Regulation of fruit growth and development in citrus is an intricate phenomenon depending upon many internal and external factors that may operate both sequentially and simultaneously. The elements and mechanisms whereby endogenous and environmental stimuli affect fruit growth are being interpreted and this knowledge may help to provide tools that allow optimizing production and fruit with enhanced nutritional value, the ultimate goal of the Citrus Industry. This article will review the progress that has taken place in the physiology of citrus fruiting during recent years and present the current status of major research topics in this area.
  • Reproductive physiology of mango Review

    Davenport, Thomas L.

    Abstract in Portuguese:

    A floração em manga envolve regulação hormonal de iniciação dos ramos e eventos indutivos que levam à formação de ramos reprodutivos. Um equilíbrio ou uma relação entre fito-hormônios regulados endogenamente, supostamente auxinas das folhas e citocininas das raízes, parece governar o ciclo de iniciação independentemente de influências indutivas. Acredita-se que a indução de ramos vegetativos ou reprodutivos é governada pela relação entre um promotor florigênico regulado por temperatura e um promotor vegetativo associado à idade, durante a iniciação do ramo. Nos trópicos, o manejo da floração fora da estação das floradas tem sido feito com sucesso, pela sincronização da iniciação de ramos, mediante a remoção do ápice e uso de pulverizações com nitrato, em associação com manejo da idade do caule para induzir a floração, o que pode ser executado em qualquer época do ano.

    Abstract in English:

    Mango flowering involves hormonal regulation of shoot initiation and induction events resulting in reproductive shoot formation. A balance or ratio of endogenously regulated phytohormones, thought to be auxin from leaves and cytokinins from roots, appears to govern the initiation cycle independently from inductive influences. Induction of reproductive or vegetative shoots is thought to be governed by the ratio of a temperature-regulated florigenic promoter and an age regulated vegetative promoter at the time of shoot initiation. Management of off-season flowering in mango trees is being accomplished in the tropics by successfully synchronizing shoot initiation through tip pruning and use of nitrate sprays coupled with management of the stem age to induce flowering such that it can be accomplished during any desired week of the year.
  • Ecophysiology of coconut palm under water stress Review

    Gomes, Fábio P.; Prado, Carlos H.B.A.

    Abstract in Portuguese:

    O coqueiro apresenta grande importância econômica e social para milhões de pessoas nos trópicos e subtrópicos. A seca é um dos fatores ambientes que mais limitam a produtividade do coqueiro. Nessa revisão, apresentam-se dados fisiológicos e morfológicos sob uma perspectiva integrada, de modo a ter-se uma visão holística acerca do comportamento do coqueiro frente à deficiência hídrica em campo e em condições controladas. A elevada capacidade de produzir raízes homorrízicas, a capacidade dessas raízes em prospectar continuamente água e nutrientes e a elevada tolerância protoplasmática nas folhas permitem ao coqueiro superar o déficit hídrico. Elevada estabilidade das membranas, osmoproteção, osmoregulação, e aumento da atividade de enzimas antioxidantes são características usualmente observadas nas folhas do coqueiro sob déficit hídrico. Informações sobre as trocas gasosas foliares, potencial hídrico foliar, eficiência do uso da água e o comportamento estomático foram compiladas, destacando-se as diferenças entre cultivares e híbridos sob estresse hídrico. As diferentes características morfofisiológicas de genótipos de coqueiro geralmente guardam correspondência com as observações agronômicas em campo.

    Abstract in English:

    Coconut palm is of great social and economic importance for millions of people in the tropics and subtropics. Drought is one of the main environmental factors that limit coconut productivity. In this review, physiological and morphological data are presented in an integrated perspective to provide a holistic view of the behavior of coconut trees facing water deficit under both field and controlled conditions. Great capacity to produce homorhizic roots capable of searching continuously for water and nutrients and high protoplasmic tolerance in leaves allows the coconut tree to endure water deficit. High membrane stability, osmoprotection, osmoregulation and enhanced activity of antioxidant enzymes are characteristics often found in leaves of drought-stressed coconut trees. Information on leaf gas exchange, leaf water potential, water-use efficiency and stomatal behavior was compiled highlighting the differences among cultivars and hybrids under water stress. Genotypic differences in physiological and morphological traits can largely explain the agronomic performance of field-grown coconut trees under drought conditions.
  • Some aspects of citrus ecophysiology in subtropical climates: re-visiting photosynthesis under natural conditions Review

    Ribeiro, Rafael V.; Machado, Eduardo C.

    Abstract in Portuguese:

    Objetivou-se re-visitar e discutir o conhecimento atual sobre a ecofisiologia dos citros, tratando da influência das condições ambientes na fotossíntese. O conhecimento das respostas fisiológicas dos citros ao ambiente que os circundam é essencial para aumentar a produção de frutos e o desenvolvimento das plantas, conseqüências do manejo agrícola apropriado em pomares de citros. Nesse contexto, a fotossíntese dos citros é tratada como a fonte primária de carbono e energia para o crescimento e desenvolvimento vegetal. A atividade fotossintética, tanto numa escala diária como sazonal, é revisada em árvores de citros, considerando-se aspectos fisiológicos relacionados à variação sazonal das atividades fotoquímica e bioquímica, condutância estomática e potencial da água na folha. Esses aspectos são abordados em plantas cultivadas em climas subtropicais com condições ambientais diversas, tal como seca durante o inverno, variando de moderada a severa. Ainda, possíveis efeitos inibitórios/estimulantes do metabolismo de carboidratos na fotossíntese dos citros são discutidos com ênfase na relação fonte-dreno. Experimentação de campo para aumentar o conhecimento sobre a ecofisiologia dos citros é ressaltada. Dentre assuntos interessantes para serem elucidados por pesquisas futuras, são indicados os efeitos das baixas temperaturas na fotossíntese e relações hídricas dos citros, a natureza da relação entre o conteúdo foliar de carboidratos e a fotossíntese, e a significância da fotossíntese nas diferentes camadas e posições do dossel em relação ao ganho total de carbono em plantas adultas.

    Abstract in English:

    In this review we re-visit and discuss the current knowledge on ecophysiology of citrus trees, addressing the influence of environmental conditions on citrus photosynthesis. Knowledge of physiological responses of citrus trees to their surrounding environment is essential in order to improve crop production and plant development, both being consequences of appropriate horticultural management in citrus orchards. In this context, citrus photosynthesis is addressed as the primary source of carbon and energy for plant growth and development. The photosynthetic activity on both a daily and a seasonal scale is reviewed, taking into consideration the physiological aspects related to seasonal variation of photochemical and biochemical activities, stomatal conductance and leaf water potential. These aspects are treated for citrus plants growing in subtropical climates with varying environmental conditions, such as moderate to severe drought during the winter season. In addition, the possible inhibitory/stimulatory effects of carbohydrate metabolism on citrus photosynthesis are discussed with regard to the source-sink relationship. Field experimentation that enhances knowledge concerning citrus ecophysiology in subtropical climates is highlighted. Among interesting subjects to be unraveled by future research, we may point out the effects of low temperatures on citrus photosynthesis and water relations, the nature of the relationship between leaf carbohydrate content and photosynthesis, and the significance of photosynthesis in different canopy layers and positions in relation to the total carbon gain in mature citrus trees.
  • Ecophysiology of papaya: a review Review

    Campostrini, Eliemar; Glenn, David M.

    Abstract in Portuguese:

    O mamoeiro (Carica papaya L.) é uma das principais culturas das regiões tropicais e subtropicais. O conhecimento das respostas dessa cultura aos fatores do ambiente pode fornecer bases científicas para traçarem-se estratégias de manejo que possam otimizar a produção e a qualidade dos frutos. Um melhor entendimento das respostas dos genótipos aos fatores específicos do ambiente poderá contribuir para um eficiente zoneamento agrícola e para futuros programas de melhoramento da espécie. Objetivou-se apresentar o estado-da-arte do conhecimento relacionado aos efeitos e à interação dos fatores ambientes sobre o processo fotossintético e a fisiologia da planta inteira. Nesta revisão, demonstra-se que os fatores do ambiente, como luz, vento, característica físicas e químicas do solo, temperatura, água no solo, umidade relativa, além de fatores bióticos, como fungos micorrízicos e o genótipo, podem afetar intensamente a produtividade e a fisiologia do mamoeiro. Uma compreensão da ação dos fatores do ambiente e suas interações com o processo fisiológico dessa espécie são de grande importância para a sustentabilidade econômica da produção do mamoeiro, em condições de viveiro e de campo. A partir de um manejo da cultura baseado em resultados científicos, será possível otimizar a assimilação fotossintética do carbono e elevar a qualidade e produção de frutos do mamoeiro.

    Abstract in English:

    Papaya (Carica papaya L.) is a principal horticultural crop of tropical and subtropical regions. Knowledge of how papaya responds to environmental factors provides a scientific basis for the development of management strategies to optimize fruit yield and quality. A better understanding of genotypic responses to specific environmental factors will contribute to efficient agricultural zoning and papaya breeding programs. The objective of this review is to present current research knowledge related to the effect of environmental factors and their interaction with the photosynthetic process and whole-plant physiology. This review demonstrates that environmental factors such as light, wind, soil chemical and physical characteristics, temperature, soil water, relative humidity, and biotic factors such as mycorrhizal fungi and genotype profoundly affect the productivity and physiology of papaya. An understanding of the environmental factors and their interaction with physiological processes is extremely important for economically sustainable production in the nursery or in the field. With improved, science-based management, growers will optimize photosynthetic carbon assimilation and increase papaya fruit productivity and quality.
  • Ecophysiology of the cacao tree Review

    Almeida, Alex-Alan F. de; Valle, Raúl R.

    Abstract in Portuguese:

    O cacau, um dos mais importantes cultivos perenes no mundo, é quase exclusivamente explorado para a fabricação de chocolate. A maioria das variedades de cacau pertence a três grupos: Criollo, Forasteiro e Trinitário, que variam de acordo com a morfologia, genética e origem geográfica. É cultivado sob sombra de árvores de floresta ou como monocultivo sem sombra. As plântulas inicialmente mostram um crescimento ortotrópico com emissão de folhas relativamente independente do clima. A fase de maturidade inicia-se com a emissão de ramos plagiotrópicos que formam a copa. Nesse estádio, fatores ambientes exercem grande influência no desenvolvimento da planta. O crescimento e o desenvolvimento do cacaueiro são dependentes da temperatura, que afeta principalmente o crescimento vegetativo, florescimento e desenvolvimento do fruto. O alagamento do solo diminui a área folhar, a condutância estomática e taxa de fotossíntese, além de induzir a formação de lenticelas e raízes adventícias. Para a maioria dos genótipos a resistência à seca é associada ao ajustamento osmótico. O cacau produz flores caulescentes que começam sua deiscência à tarde e se abrem completamente no início da manhã seguinte com liberação de pólen para um estigma receptivo. Flores não polinizadas sofrem abscisão 24-36 h após a antese. A porcentagem de flores que se transforma em frutos é de 0,5 - 5%. Os mais importantes parâmetros determinantes do rendimento estão relacionados com: (i) interceptação da luz, fotossíntese e capacidade de distribuição de fotoassimilados, (ii) respiração de manutenção e (iii) morfologia do fruto e fermentação das sementes, eventos que podem ser modificados por fatores abióticos. Sombreamento pesado reduz a produção de sementes e aumenta a incidência de doenças. O cacau é uma espécie tolerante a sombra, no qual o sombreamento apropriado pode resultar em taxas fotossintéticas relativamente altas, crescimento e produção de sementes. No entanto, quando a disponibilidade de nutrientes minerais não é limitante, há uma correlação positiva entre produção de cacau e interceptação de luz. A alta produção de cacau a pleno sol requer maiores investimentos em proteção e nutrição do cultivo. A radiação anual e precipitação durante a estação seca explicam 70% das variações na produção anual de sementes.

    Abstract in English:

    Cacao, one of the world's most important perennial crops, is almost exclusively explored for chocolate manufacturing. Most cacao varieties belong to three groups: Criollo, Forastero and Trinitario that vary according to morphology, genetic and geographical origins. It is cropped under the shade of forest trees or as a monocrop without shade. Seedlings initially show an orthotropic growth with leaf emission relatively independent of climate. The maturity phase begins with the emission of plagiotropic branches that form the tree crown. At this stage environmental factors exert a large influence on plant development. Growth and development of cacao are highly dependent on temperature, which mainly affects vegetative growth, flowering and fruit development. Soil flooding decreases leaf area, stomatal conductance and photosynthetic rates in addition to inducing formation of lenticels and adventitious roots. For most genotypes drought resistance is associated with osmotic adjustment. Cacao produces caulescent flowers, which begin dehiscing in late afternoon and are completely open at the beginning of the following morning releasing pollen to a receptive stigma. Non pollinated flowers abscise 24-36 h after anthesis. The percentage of flowers setting pods is in the range 0.5 - 5%. The most important parameters determinants of yield are related to: (i) light interception, photosynthesis and capacity of photoassimilate distribution, (ii) maintenance respiration and (iii) pod morphology and seed fermentation, events that can be modified by abiotic factors. Cacao is a shade tolerant species, in which appropriate shading leads to relatively high photosynthetic rates, growth and seed yield. However, heavy shade reduces seed yield and increases incidence of diseases; in fact, cacao yields and light interception are tightly related when nutrient availability is not limiting. High production of non-shaded cacao requires high inputs in protection and nutrition of the crop. Annual radiation and rainfall during the dry season explains 70% of the variations in annual seed yields.
  • Physiology of cashew plants grown under adverse conditions Review

    Bezerra, Marlos A.; Lacerda, Claudivan F. de; Gomes Filho, Enéas; Abreu, Carlos E. B. de; Prisco, José T.

    Abstract in Portuguese:

    O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é uma cultura de grande importância para a agricultura de regiões semi-áridas, contribuindo para o desenvolvimento sócio-econômico de diversas regiões do mundo, incluindo a região nordeste do Brasil. Apesar de sua importância, poucos são os estudos visando à compreensão dos efeitos dos fatores abióticos sobre o desenvolvimento e a produtividade dessa cultura. Nesta revisão, são apresentadas informações científicas sobre a ecofisiologia do cajueiro, dando ênfase aos efeitos dos estresses hídrico e salino sobre os processos de desenvolvimento, nutrição mineral e trocas gasosas. Os resultados apresentados foram obtidos em experimentos com plantas em diferentes estádios de desenvolvimento e sob diferentes condições de solo e clima, de modo que essa complexidade é também discutida no texto.

    Abstract in English:

    The cashew (Anacardium occidentale L.) is an important crop for semi-arid agriculture and contributes to the social and economical development of several world regions, including the northeast of Brazil. In spite of its importance, very few studies aim to understand the effects of abiotic stresses on the development and yield of the cashew. This review covers the research on cashew ecophysiology, with emphasis on the effects of water and salt stress on its development, mineral nutrition and gas exchange processes. The results presented here were obtained at different plant growth stages and under different environmental conditions of soil and climate. The ecophysiological significance of this information is also discussed.
  • Environmental physiology of the bananas (Musa spp.) Review

    Turner, David W.; Fortescue, Jeanie A.; Thomas, Dane S.

    Abstract in Portuguese:

    Bananeiras são particularmente sensíveis a mudanças no ambiente. Nesta revisão, exploram-se alguns estudos clássicos e recentes sobre as respostas ao ambiente da folha, raiz e sistema reprodutivo dessa espécie. A análise de Monteith sobre as respostas das plantas à radiação interceptada mostrou-se apropriada para a análise da produtividade de bananeiras. Bananeiras são sensíveis ao déficit hídrico do solo, particularmente tecidos em expansão tais como as folhas em formação e os frutos em crescimento. Na medida em que o solo começa a secar, os estômatos se fecham e as folhas se mantêm altamente hidratadas, provavelmente devido à pressão radicular. A produtividade é afetada, em função do fechamento estomático. A crença geral de que bananeiras usam grandes quantidades de água não tem forte embasamento fisiológico. O aumento na eficiência do uso da água em cultivos irrigados pode advir de aumentos na densidade de plantio e quantidade de água aplicada. Examinam-se dados recentes sobre a eficiência do uso da água em diferentes cultivares de banana e propõe-se que agrônomos, fisiologistas e melhoristas possam quantificar a quantidade de água disponível nos vários ambientes de sequeiro, de modo a maximizar a eficiência do uso da água pela planta. A bananeira é uma espécie neutra para a indução floral, porém fotoperíodos inferiores a 12 h são associados a uma redução na taxa de iniciação do cacho, que é independente da temperatura quando expressa em graus-dia durante a fase de crescimento. Isso pode contribuir para variações sazonais na floração da banana, mesmo em ambientes tipicamente tropicais com temperaturas moderadas.

    Abstract in English:

    The bananas are thought to be particularly sensitive to changes in the environment. This review considers some historical and recent investigations into the response of the leaf, root and reproductive system to the environment. Monteith's analysis of the response of plants to intercepted radiation is appropriate for analyzing the productivity of bananas and plantains. The banana is sensitive to soil water deficits, and expanding tissues such as emerging leaves and growing fruit are among the first to be affected. As soil begins to dry, stomata close and leaves remain highly hydrated, probably through root pressure. Productivity is affected because of the early closure of stomata. We find the common belief that bananas use large amounts of water does not have a strong physiological basis. Improvements in water-use efficiency in irrigated plantations could come from a closer match between plant water use and the amount of water applied. We examine recent data on water-use efficiency of different banana cultivars and propose that agronomists, physiologists and breeders could quantify the amount of water available in each rain-fed environment and work towards directing more of that water through the plant. The banana is day neutral for floral induction, but photoperiods of less than 12 h are associated with a slowing in the rate of bunch initiation that is independent of temperature expressed as growing degree days. This may contribute to seasonal variations in banana flowering, even in more tropical environments with moderate temperatures.
  • Ecophysiology of coffee growth and production Review

    DaMatta, Fábio M.; Ronchi, Cláudio P.; Maestri, Moacyr; Barros, Raimundo S.

    Abstract in Portuguese:

    O cafeeiro, depois do petróleo, é a principal mercadoria comercializada no mundo. Nesta revisão, analisam-se aspectos do crescimento e desenvolvimento do cafeeiro, dando-se, também, ênfase aos avanços recentes sobre a (eco)fisiologia da produção de Coffea arabica e C. canephora, que respondem por cerca de 99% da produção mundial de café. Abordam-se (i) os fatores climáticos e requerimentos ambientes, (ii) crescimento da parte aérea e das raízes, (iii) sincronização da floração, frutificação e qualidade da bebida, (iv) competição entre os crescimentos vegetativo e reprodutivo e ocorrência de seca de ramos; (v) fotossíntese e produção, (vi) componentes fisiológicos da produção, (vii) sombreamento e sistemas agroflorestais, e (viii) plantios adensados.

    Abstract in English:

    After oil, coffee is the most valuable traded commodity worldwide. In this review we highlighted some aspects of coffee growth and development in addition to focusing our attention on recent advances on the (eco)physiology of production in both Coffea arabica and C. canephora, which together account for 99% of the world coffee bean production. This review is organized into sections dealing with (i) climatic factors and environmental requirements, (ii) root and shoot growth, (iii) blossoming synchronisation, fruiting and cup quality, (iv) competition between vegetative and reproductive growth and branch die-back, (v) photosynthesis and crop yield, (vi) physiological components of crop yield, (vii) shading and agroforestry systems, and (viii) high-density plantings.
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