O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fotossintéticas da cana‑de‑açúcar aos efeitos simultâneos e isolados de baixa temperatura noturna (TN) e deficiência hídrica (DH). Após 128 dias do plantio, as plantas da cultivar IACSP94-2094 foram submetidas aos tratamentos: controle, sem DH e com TN de 20°C (TN20); com DH e TN de 20°C (DH/TN20); sem DH e com TN de 12°C (TN12); e com DH e TN de 12°C (DH/TN12) por cinco dias. Após o período de tratamento, as plantas foram irrigadas e submetidas à TN de 20°C por mais quatro dias, para recuperação. Houve decréscimos na assimilação de CO2 em todos os tratamentos. A recuperação total da assimilação de CO2 foi observada apenas nas plantas do tratamento TN12. A ocorrência simultânea da baixa temperatura noturna e da deficiência hídrica causou dano acentuado e persistente na condutância estomática, na capacidade máxima da ribulose‑1,5‑bisfosfato carboxilase, no transporte aparente de elétrons, no fator de eficiência e na eficiência operacional do fotossistema II, o que resultou em limitações difusivas, bioquímicas e fotoquímicas da fotossíntese das plantas de cana‑de‑açúcar.

The objective of this work was to evaluate the photosynthetic responses of sugarcane to the simultaneous and isolated effects of low night temperature (TN) and water deficit (DH). After 128 days of planting, plants of the cultivar IACSP94-2094 were subjected to the following treatments: control, without DH and with TN of 20°C (TN20); with DH and TN of 20°C (DH/TN20); without DH and with TN of 12°C (TN12); and with DH and TN of 12°C (DH/TN12). After the period of treatment, plants were irrigated and subjected to TN of 20°C for four more days, for recovery. There were decreases in CO2 assimilation in all treatments. Total recovery of CO2 assimilation was observed only in plants from the treatment TN12. The simultaneous occurrence of low night temperature and water deficit caused a accentuated and persistent effect on stomatal conductance, on the maximum capacity of ribulose‑1,5‑bisphosphate carboxylase, on the electron transport rate, on the efficiency factor, and on the operational efficiency of photosystem II, which resulted in diffusive, biochemical, and photochemical limitations of photosynthesis of sugarcane plants.

Low temperatures negatively impact the metabolism of orange trees, and the extent of damage can be influenced by the rootstock. We evaluated the effects of low nocturnal temperatures on Valencia orange scions grafted on Rangpur lime or Swingle citrumelo rootstocks. We exposed six-month-old plants to night temperatures of 20ºC and 8ºC under controlled conditions. After decreasing the temperature to 8ºC, there were decreases in leaf CO2 assimilation, stomatal conductance, mesophyll conductance and CO2 concentration in the chloroplasts, in plant hydraulic conductivity and in the maximum electron transport rate driven ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) regeneration in plants grafted on both rootstocks. However, the effects of low night temperature were more severe in plants grafted on Rangpur rootstock, which also presented reduction in the maximum rate of RuBP carboxylation and in the maximum quantum efficiency of the PSII. In general, irreversible damage due to night chilling was found in the photosynthetic apparatus of plants grafted on Rangpur lime. Low night temperatures induced similar changes in the antioxidant metabolism, preventing oxidative damage in citrus leaves on both rootstocks. As photosynthesis is linked to plant growth, our findings indicate that the rootstock may improve the performance of citrus trees in environments with low night temperatures, with Swingle rootstock improving the photosynthetic acclimation in leaves of orange plants.

Embora a resposta da fotossíntese de plantas de cana-de-açúcar a estresses ambientais seja conhecida, o acúmulo de fitomassa e a dinâmica de carboidratos de reserva diante da exposição simultânea ao frio e à seca são pouco conhecidos. Este trabalho objetiva investigar o efeito do déficit hídrico e da baixa temperatura radicular, isolados e simultaneamente, no genótipo de cana-de-açúcar IACSP94-2094, considerado tolerante à seca. Como hipótese, consideramos que este genótipo também é tolerante à baixa temperatura radicular, já que baixas temperaturas e déficit hídrico ocorrem simultaneamente no campo. A imposição da restrição hídrica de forma isolada ou simultaneamente à baixa temperatura radicular causou redução do potencial da água na folha e da assimilação de CO2, o que não foi observado nas plantas submetidas apenas à baixa temperatura do substrato. Os teores foliares de carboidratos não estruturais, de sacarose e de amido aumentaram nas plantas sob frio radicular. Nos tratamentos com déficit hídrico, apenas o teor de amido foliar diminuiu. Os estresses radiculares causaram aumento nos teores de açúcares solúveis totais e diminuição no teor de amido nas raízes. Como o acúmulo de fitomassa das plantas não foi afetado, mesmo com a restrição no crescimento radicular nos tratamentos com baixa temperatura do substrato, conclui-se que o genótipo de cana-de-açúcar IACSP94-2094 contém indícios de tolerância à baixa temperatura radicular. A manutenção do crescimento da planta deve estar associada à degradação das reservas de amido foliares e radiculares.

Although the photosynthetic responses of sugarcane plants to environmental stresses are well documented, the biomass accumulation and the dynamic of carbohydrate reserves under simultaneous exposure of roots to low temperature and drought are not known. This work aims to investigate the effect of water deficit and low substrate temperature stresses, occurring alone or in combination, on the sugarcane IACSP94-2094, a drought-tolerant genotype. As our hypothesis, we assume that this genotype is also tolerant to low substrate temperature, since low temperatures and water deficit occur simultaneously under field conditions. The water deficit alone or in combination with low substrate temperature caused reductions in leaf water potential and CO2 assimilation, which was not observed in plants subjected only to low substrate temperature. The leaf concentration of non-structural carbohydrates, sucrose and starch increased in plants under root chilling. In plants subjected to water deficit, we noticed decreases in leaf starch concentration. The root stresses caused an increase in the total soluble sugar concentration and reduction in starch concentration in sugarcane roots. As the plant biomass accumulation was not affected, even with the impairment of root growth under low substrate temperature, we conclude that the sugarcane genotype IACSP94-2094 presents evidence of tolerance to low root temperature. The maintenance of plant growth was likely associated with the breakdown of leaf and root reserves of starch.

Citrus plants were grown under two thermal conditions for evaluating carbon metabolism acclimation to moderate warm temperature (30/20ºC, day/night), and its likely impact on plant growth. As reference, plants were grown at 25/20ºC, in which they were subjected to optimum temperature for photosynthesis during the diurnal period (25ºC). Higher photosynthetic rates were found at 30/20ºC as compared to 25/20ºC in both mature and young leaves, being this response associated with higher stomatal conductance. After 30 days of thermal treatment, plants grown at 30/20ºC presented higher shoot growth as compared to those at 25/20ºC. The carbohydrate concentration decreased in stem and root tissues, while it increased in leaf tissues under moderate warm conditions. Both mature and young leaves showed higher photoassimilate consumption/exportation at 30/20ºC than at 25/20ºC. In this paper, we have proven that citrus plants present a positive balance in carbon metabolism as an acclimation mechanism to temperature changes, with plants presenting increased photosynthesis. Such photosynthetic acclimation was associated with improved vegetative growth, being both mature and young tissues sensitive to changes in thermal regimen.

A redução da fotossíntese durante o inverno pode ser induzida por noites frias, mesmo quando as condições durante o dia não são limitantes. Laranjais são formados com plantas enxertadas, sendo o porta-enxerto citrumeleiro 'Swingle' recomendado em áreas onde há ocorrência de baixas temperaturas. Todavia, os mecanismos fisiológicos pelos quais as plantas apresentam melhor crescimento e produção são pouco conhecidos. O objetivo deste estudo foi testar a hipótese de que o efeito da baixa temperatura noturna na fotossíntese de laranjeiras é dependente do porta-enxerto utilizado, com o citrumeleiro 'Swingle' (Citrus paradisi x Poncirus trifoliata) induzindo maior tolerância ao frio noturno se comparado ao limoeiro 'Cravo' (Citrus limonia). Laranjeiras 'Valência' (Citrus sinensis) com seis meses, cultivadas em sacolas plásticas (5 L), foram expostas por 12 h à temperatura noturna de 20 e 8 ºC. O tratamento térmico foi realizado em câmara de crescimento, sendo apenas a parte aérea das plantas expostas às distintas temperaturas. Medidas do curso diurno das trocas gasosas e da atividade fotoquímica foram realizadas em condições ambientais naturais. O resfriamento noturno causou maior redução da assimilação de CO², da condutância estomática e da transpiração em laranjeira 'Valência' sobre limoeiro 'Cravo' quando comparado às plantas sobre 'Swingle'. Após o tratamento de frio, as eficiências máxima (Fv/Fm) e operacional (Fq'/Fm') do fotossistema II diminuíram nas plantas sobre 'Cravo' e mantiveram-se praticamente inalteradas nas plantas enxertadas em 'Swingle'. Portanto, o porta-enxerto 'Swingle' induziu maior eficiência fotossintética em condições de frio noturno às plantas de laranjeira 'Valência' quando comparado ao porta-enxerto 'Cravo'. A queda da assimilação de CO² em plantas resfriadas foi devida à menor condutância estomática e menor eficiência aparente de carboxilação, ou seja, resultante de limitações difusivas e metabólicas. Embora, Fv/Fm e Fq'/Fm' em laranjeira 'Valência' sobre 'Cravo' tenham sido mais afetados pelo resfriamento em comparação às laranjeiras sobre 'Swingle', esses não contribuíram para a redução da assimilação de CO² (A). Porém, o frio noturno causou aumento da atividade dos drenos alternativos de elétrons (aumento da relação entre o transporte aparente de elétrons e a assimilação de CO²), reduzindo a eficiência aparente de carboxilação de forma mais significante em 'Valência' sobre 'Cravo' do que sobre 'Swingle'. Estes resultados confirmam a hipótese de que a ocorrência de frio noturno afeta a fotossíntese de laranjeira 'Valência' sendo os efeitos do resfriamento dependentes do porta-enxerto.

Decreases in photosynthesis during winter season are probably caused by low night temperature, even under non-limiting environmental conditions during the diurnal period. Citrus orchards are formed by grafted plants, being the 'Swingle' citrumelo rootstock recommended in areas with occurrence of low temperatures. However, the physiological mechanisms related to larger growth and crop yield in those plants are poorly understood. The aim of this study was to test the hypothesis that the effect of low night temperature in photosynthesis of sweet orange plants is dependent on the rootstock species, with 'Swingle' citrumelo (Citrus paradise x Poncirus trifoliata) inducing higher tolerance to overnight chilling when compared to 'Rangpur' lime (Citrus limonia) rootstock. Six-month old 'Valência' (Citrus sinensis) sweet orange plants grown in plastic bags (5 L) were exposed overnight (12 h) to temperatures of 20 and 8 ºC. The thermal treatment was carried out inside a growth chamber where only the upper plant shoots were exposed to temperature variation. Measurements of diurnal courses of leaf gas exchange and photochemical activity were taken under natural environmental conditions. Chilling night caused larger reduction on CO2 assimilation, stomatal conductance and transpiration in plants grafted on 'Rangpur' lime when compared to those onto 'Swingle' citrumelo rootstock. After the chilling treatment, maximum (Fv/Fm) and operational (Fq'/Fm') efficiencies of photosystem II decreased in plants grafted on 'Rangpur' lime, but remained practically undisturbed in plants grafted on 'Swingle' citrumelo rootstock. Therefore, the 'Swingle' citrumelo rootstock increased the photosynthetic efficiency of 'Valência' sweet orange plants exposed to overnight chilling when compared to the 'Rangpur' lime. The reduction of CO2 assimilation in chilled plants was due to low stomatal conductance and low apparent carboxylation efficiency, i.e., it is a consequence of both diffusive and metabolic limitations. Although Fv/Fm and Fq'/Fm' in plants grafted on 'Rangpur' lime have been more affected by chilling in relation to plants on 'Swingle' citrumelo rootstock, those effects were not related with decreases in CO2 assimilation. Chilling night also increased the alternative electron sinks, as shown by the increasing ratio between apparent electron transport rate and CO2 assimilation and reduced apparent carboxylation efficiency of plants grafted on 'Rangpur' lime with larger intensity than in plants onto 'Swingle' citrumelo rootstock. Those results confirm the hypothesis that low night temperature affects photosynthesis of 'Valência' sweet orange plants, being the chilling effects rootstock-dependent.

O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas biométricas e fisiológicas de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) ao deficit hídrico (DH), em diferentes fases fenológicas. Os genótipos IACSP 94-2094 e IACSP 96-2042 foram submetidos a DH nas fases de crescimento inicial, crescimento máximo e de acúmulo de sacarose no colmo. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. A suscetibilidade ao DH foi determinada pela redução de matéria seca do colmo e do conteúdo de sólidos solúveis no caldo. O deficit hídrico causou redução nas trocas gasosas, nas três fases fenológicas, em ambos os genótipos. Foi observada menor altura das plantas, menor acúmulo de matéria seca do colmo e de sólidos solúveis, e redução no número e comprimento de entrenós, apenas na fase de crescimento inicial, no clone IACSP 96-2042. Na fase de crescimento inicial, observou-se tolerância ao DH no genótipo IACSP 94-2094, com evidências de aclimatação fisiológica, e redução na produção de fitomassa e de sólidos solúveis no genótipo IACSP 96-2042, como resposta à menor condutância estomática e à menor eficiência aparente de carboxilação da fotossíntese. Independentemente da fase fenológica, o genótipo IACSP 94-2094 foi tolerante ao deficit hídrico, pois manteve a produção de fitomassa mesmo com redução das trocas gasosas.

The aim of this work was to evaluate the biometric and physiological responses of sugarcane (Saccharum spp.) to water deficit (WD), during different phenological phases. Genotypes IACSP 94-2094 and IACSP 96-2042 were subjected to WD conditions during the initial, maximum and sucrose accumulation phases. The experiment was carried out in a completely randomized design. Susceptibility to WD was established by reduction in stalk dry matter and soluble solids. Water deficit reduced leaf gas exchange in all phenological phases of both genotypes. Lower plant height, less stalk dry matter and soluble solids, and reduction in number and length of internodes were only observed during the initial growth phase of the IACSP 96-2042 clone. In the initial growth phase, tolerance to WD was observed for IACSP 94-2094, with evidence of physiological acclimation, and for IACSP 96-2042 in reduction phytomass production and its soluble solid content, caused by lower stomatal conductance and lower apparent carboxylation efficiency which limit photosynthesis. Regardless of the phenological phase, genotype IACSP 94-2094 was tolerant to WD, since its phytomass production was maintained even with impairment of leaf gas exchange.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da temperatura do substrato nas trocas gasosas, atividade fotoquímica e relações hídricas, em plantas jovens de laranjeira 'Valência' enxertadas sobre limoeiro 'Cravo'. Foram utilizadas mudas com seis meses de idade. O experimento foi conduzido em câmara de crescimento, em que o substrato foi mantido a 10, 20 (controle) ou 30oC, e a temperatura do ar variou de 25 a 20oC entre o dia e a noite, com fotoperíodo de 12 horas e densidade de fluxo de fótons fotossinteticamente ativos de 800 µmol m-2 s-1. Mediu-se, em cada tratamento, a assimilação de CO2 em resposta à concentração de CO2 no mesofilo, a fluorescência da clorofila a e o potencial da água na folha às 6 e às 13h. A temperatura de 30oC promoveu aumento na assimilação de CO2, em razão de fatores difusivos e metabólicos, tendo-se observado aumento na eficiência máxima de carboxilação (Vc, máx), na regeneração da ribulose-1,5-bisfosfato, (Jmáx) e nas condutâncias estomática (gs) e do mesofilo (gi), em relação à temperatura controle. A menor temperatura causou aumento do dreno alternativo de elétrons e queda da assimilação de CO2, em consequência de limitações difusivas e metabólicas, evidenciadas por decréscimos em gs, gi, Vc, máx e Jmáx.

The aim of this work was to evaluate the influence of the substrate temperature on gas exchange, photochemical activity and water relations in 'Valencia' sweet orange grafted onto 'Rangpur' lime. Six-month-old nursery trees were used. The experiment was carried out in a growth chamber, where the root system was maintained at 10, 20 (control) or 30ºC, the air temperature varied between 25 and 20ºC from day to night, the photoperiod and photosynthetic photon flux density were set to 12 hours and 800 µmol m-2 s-1, respectively. The CO2 assimilation rates in response to the intercellular CO2, chlorophyll a fluorescence and leaf water potential at 6 h and 13 h were measured for each treatment. The higher root temperature increased the CO2 assimilation in relation to the control temperature, due to diffusive and metabolic factors: plants showed enhanced maximum carboxylation efficiency (Vc, max), ribulose-1,5-bisphosphate regeneration (Jmax), and both stomatal (gs) and mesophyll (gi) conductances. The lowest root temperature led to increased alternative electron sink and decreased CO2 assimilation, due to diffusive and metabolic limitations, indicated by decreases in gs, gi, Vc, max, and Jmax.