ABSTRACT Paubrasilia echinata presents three morphotypes that differ from each other in leaf morphology (small morphotype-SM, medium morphotype-MM, and large morphotype-LM) with indications of divergence between them regarding irradiance tolerance. The present study aimed to identify possible physiological and growth patterns in P. echinata morphotypes under contrasting irradiance. The growth and photosynthesis of SM were inhibited in the full sun, and those of MM and LM, in the shade. The auxin contents of the three morphotypes increased in the full sun. However, in MM and LM, this increase was 5 times greater. The oxidative damage (hydrogen peroxide-H2O2 and lipid peroxidation-MDA content) of SM were higher in the full sun and of MM and LM in the shade. The stem hemicelluloses and CO2 assimilation decreased in shade for SM, and sun for MM and LM. The shade tolerance of SM and the full sun tolerance of MM and LM were associated with lower oxidative damage and cell wall loosening (lower hemicelluloses content) in the photo-promoted treatments. The integration of the lower oxidative damage with cell wall loosening seems to represent an essential part of the tolerance mechanism of P. echinata morphotypes in the shade and full sun.

Resumo Compreender como a irradiância solar influencia na qualidade fisiológica de árvores adultas de morfotipos de Paubrasilia echinata pode ser útil na definição das estratégias de florestamento desta espécie. Do tronco dessa arbórea se obtém matéria-prima para confecção de instrumentos de corda musical. Neste estudo, analisaram-se o fluxo e a alocação do carbono não estrutural-CNE (açúcares solúveis e amido) e estrutural (celulose, hemiceluloses e lignina) em indivíduos adultos de três morfotipos de Paubrasilia echinata cultivadas na sombra e pleno sol. O pleno sol estimulou o crescimento do caule, a assimilação do CO2, assim como o acúmulo de CNE e lignina em folhas e caule dos três morfotipos. Porém, os morfotipos médio e grande apresentaram maiores valores dessas variáveis. A celulose não variou entre os tratamentos. O pleno sol promoveu maior deposição de hemiceluloses no caule dos morfotipos médio e grande. Sabendo que a lignina e as hemiceluloses proporcionam melhor qualidade da madeira, os morfotipos médio e grande cultivados em pleno sol parecem reunir melhores características para o uso comercial. Mas, dentre esses dois, o morfotipo grande é o mais indicado devido à maior lignificação caulinar.

Abstract Understanding how solar irradiance influences the physiological quality of adult trees of the Paubrasilia echinata morphotypes may help define the reforestation strategies for this species. From the trunk of this tree, the raw material is obtained for the confection of stringed musical instruments. In this study, the flow of carbon and allocation of non-structural carbon-NSC (soluble sugars and starch) and structural carbon (cellulose, hemicelluloses, and lignin) in adult individuals of three Paubrasilia echinata morphotypes cultivated in the shade and full sun were analyzed. The full sun stimulated the stem growth, the CO2 assimilation, and the NSC and lignin accumulation in the leaves and stem of the three morphotypes. However, the medium and large morphotypes showed higher values of these variables. Cellulose did not vary between treatments. Full sun promoted a more significant deposition of stem hemicelluloses in the medium and large morphotypes. Knowing that lignin and hemicelluloses provide higher wood quality, medium and large morphotypes cultivated in the full sun seem to have better commercial use characteristics. However, the large morphotype is the most suitable among these two due to the greater stem lignification.

How plants will respond to climate change in carbon partition is still uncertain, particularly in trees of coastal ecosystems (mangrove and restinga) in southeastern Brazil where temperature and rainfall are expected to rise until the end of this century. The aim of this study was to provide an understanding of the dynamics of partitioning carbon reservoirs in frequent species of mangrove and restinga vegetation, in the seasons marked by climatic contrasting (dry and rainy season). For mangrove species, carbon partition was not influenced by seasonal climate variation. For restinga species, higher levels of NSC and cellulose occurred in the rainy season, suggesting possible accumulation of these carbon reservoirs in restinga vegetation in response to temperature and rainfall rise.

Como as plantas irão responder as mudanças climáticas na partição de carbono ainda é incerto, particularmente em arbóreas de ecossistemas costeiros do sudeste do Brasil onde são previstas elevação de temperatura e chuvas até o final deste século. O objetivo deste estudo foi proporcionar uma compreensão da dinâmica de partição dos reservatórios de carbono em espécies frequentes da vegetação de manguezal e de restinga, nas estações do ano marcadas por contrastantes climáticos (estação seca e chuvosa). Para as espécies de manguezal, a alocação do carbono não foi influenciada pela variação temporal do clima. Já para as espécies de restinga, maiores teores de CNE e de celulose ocorreram na estação chuvosa, sugerindo possível acúmulo destes reservatórios de carbono na vegetação de restinga em resposta à elevação de temperatura e chuvas.

RESUMO Como as plantas irão responder as mudanças climáticas na partição de carbono ainda é incerto, particularmente em arbóreas de ecossistemas costeiros do sudeste do Brasil onde são previstas elevação de temperatura e chuvas até o final deste século. O objetivo deste estudo foi proporcionar uma compreensão da dinâmica de partição dos reservatórios de carbono em espécies frequentes da vegetação de manguezal e de restinga, nas estações do ano marcadas por contrastantes climáticos (estação seca e chuvosa). Para as espécies de manguezal, a alocação do carbono não foi influenciada pela variação temporal do clima. Já para as espécies de restinga, maiores teores de CNE e de celulose ocorreram na estação chuvosa, sugerindo possível acúmulo destes reservatórios de carbono na vegetação de restinga em resposta à elevação de temperatura e chuvas.

ABSTRACT How plants will respond to climate change in carbon partition is still uncertain, particularly in trees of coastal ecosystems (mangrove and restinga) in southeastern Brazil where temperature and rainfall are expected to rise until the end of this century. The aim of this study was to provide an understanding of the dynamics of partitioning carbon reservoirs in frequent species of mangrove and restinga vegetation, in the seasons marked by climatic contrasting (dry and rainy season). For mangrove species, carbon partition was not influenced by seasonal climate variation. For restinga species, higher levels of NSC and cellulose occurred in the rainy season, suggesting possible accumulation of these carbon reservoirs in restinga vegetation in response to temperature and rainfall rise.

RESUMO Os dados existentes e inconsistentes sobre as necessidades de irradiância das plantas de pau-brasil Paubrasilia echinata (Lam.) Gagnon,H.C.Lima e G.P.Lewis. podem ser explicados por suas variações fenotípicas. Enquanto os morfotipos de folhas pequenas apresentam melhor crescimento em sombreamento, não tolerando ambientes com elevada irradiância, uma população de morfotipos médios recentemente descoberta apresenta um comportamento diferente: melhor desempenho em intensa luminosidade e crescimento limitado em sombreamento. A fim de compreender os mecanismos fisiológicos do morfotipo médio em termos de disponibilidade de irradiância, este estudo foi realizado para caracterizar o metabolismo do estresse oxidativo, a eficiência fotoquímica e bioquímica da fotossíntese, bem como os ajustes anatômicos de folhas do morfotipo médio de P. echinata sob irradiâncias contrastantes. As análises foram realizadas em elevada luminosidade (2000 µmol m-2.s-1) e dentro de uma floresta ombrófila densa com 80% de sombreamento (192 µmol m-2.s-1). Foram mensurados crescimento, anatomia foliar, pigmentos cloroplastídicos, eficiência fotoquímica (fluorescência da clorofila a) e bioquímica (trocas gasosas), carboidratos solúveis e antioxidantes. Os resultados mostraram que a maior eficiência na captação de energia luminosa, seguido do melhor desempenho fotoquímico e melhor fixação de CO2 nas plantas sob elevada luminosidade, resultaram em maiores concentrações de açúcares solúveis e maior crescimento. A energia que deveria ter sido usada nas reações fotoquímicas e/ou bioquímicas de plantas sombreadas foi dissipada na forma de calor, reemitida como fluorescência ou translocada para a produção de compostos de defesa antioxidantes do metabolismo secundário. Concluímos que o ecotipo médio de P. echinata apresenta perfil ecológico de espécies tolerante ao sol ou de pioneira sendo recomendado seu plantio em pleno sol. Esses resultados diferem dos estudos anteriormente publicados sobre o ecotipo folha pequena de P. echinata e sugere a necessidade de uma reconstrução taxonômica dessa espécie, o que é fundamental para boas práticas de manejo em programas de recuperação da Floresta Atlântica.

ABSTRACT The existing inconsistent data on the irradiance needs of Brazilwood plants Paubrasilia echinata (Lam.) Gagnon,H.C.Lima and G.P.Lewis. can be explained by their phenotypical variations. While small-leaf morphotypes grows better in the shade, not tolerating environments with high irradiance, a recently discovered population of medium morphotype presents different behavior: better performance under direct sunlight and limited growth in the shade. In order to understand the physiological mechanisms of the medium morphotype in response to the available irradiance, this study was performed to characterize the oxidative stress metabolism, photochemical and biochemical photosynthesis efficiency, as well as anatomical adjustments of leaves of the medium morphotype of P. echinata under different intensities of irradiance. The analyses were performed at direct sunlight condition (2000 µmol m-2.s-1) and within a dense ombrophilous forest with 80% shading (192 µmol m-2.s-1). Growth, leaf anatomy, chloroplast pigments, photochemical (chlorophyll a fluorescence), and biochemical (gaseous exchanges) efficiency, soluble carbohydrates, and antioxidants were measured. The results showed that the higher efficiency in light energy uptake, paired with better photochemical performance and better CO2 fixation in plants under direct sunlight resulted in higher concentration of soluble sugars and growth. The energy that should have been used in photochemical and/or biochemical reactions of shaded plants was dissipated in the form of heat, re-emitted as fluorescence or translocated to the production of antioxidant defense compounds of the secondary metabolism. Therefore, the medium morphotype of P. echinata presents an ecological profile of sun-tolerant or pioneer species, and as such, it is recommended its planting in full sunlight. These results differ from previous studies on small morphotype of P. echinata and suggest the need for a taxonomic reconstruction of this species, which is essential to adequate management practices in Atlantic rainforest recovery programs.