Respostas comparativas ao estresse térmico de três genótipos de pimenta (Capsicum annuum L.) com diferentes sensibilidades à temperatura

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14203 (2023) Citar este artigo

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À medida que as temperaturas globais aumentaram constantemente nas últimas décadas, o estudo dos impactos do stress térmico nas características morfofisiológicas e nos rendimentos económicos das culturas hortícolas tem recebido cada vez mais a atenção de muitos cientistas e agricultores. A pimenta (Capsicum annuum L.) é uma importante hortaliça cultivada principalmente em campos abertos na Coreia do Sul. Neste estudo, foram avaliados os impactos do estresse térmico prolongado em três genótipos de pimenta, diferindo em níveis de suscetibilidade ao estresse. O estudo foi conduzido em duas estufas diferentes com temperatura controlada durante 75 dias. Plantas com 48 dias de idade foram cultivadas em estufas de controle e tratadas termicamente, onde as temperaturas foram fixadas em 30°C e 35°C durante o dia durante 75 dias, respectivamente. Foram medidas características morfológicas, fisiológicas e nutricionais de três acessos. Todos os acessos de pimenta foram capazes de se recuperar de exposições prolongadas ao estresse térmico em aproximadamente um mês. O fenômeno da recuperação foi observado em algumas características morfológicas e fisiológicas significativas. Por exemplo, a taxa de crescimento das plantas e a taxa de fotossíntese aumentaram significativamente após 40 dias de tratamento térmico. A sensibilidade ao estresse térmico variou entre os genótipos. As plantas que produziram mais frutos em relação à biomassa na fase inicial do tratamento térmico tiveram uma recuperação relativamente lenta, resultando na maior perda de rendimento. Esta característica morfológica chave pode ser usada em futuros programas de melhoramento para adaptar o estresse térmico prolongado.

Como a temperatura é um dos fatores ambientais significativos que influenciam os processos de crescimento e desenvolvimento das plantas, incluindo fotossíntese, transpiração, respiração, polinização e desenvolvimento dos frutos, o aumento constante da temperatura tem sido um grande estresse abiótico que limita o crescimento e o desenvolvimento das plantas. Durante as fases de desenvolvimento dos órgãos reprodutivos (por exemplo, floração, polinização e fertilização), em particular, as plantas eram mais sensíveis ao stress térmico, resultando na redução da produção de frutos1,2. Devido ao aquecimento global, a temperatura da Terra aumentou em média pelo menos 1,1 °C desde 18803,4. Em 2021, a temperatura média na superfície global foi 0,84 °C acima da média do século XX5. Na Coreia, de acordo com o relatório da Greenpeace6, o número de dias em que as temperaturas do ar estiveram acima dos 33 °C tem aumentado continuamente desde a década de 1980. Nos últimos anos, o número de dias de 35 °C aumentou significativamente6. Como muitos meteorologistas esperavam que esses eventos mais quentes aumentariam continuamente ao longo dos próximos 30 anos7,8,9, a compreensão dos potenciais impactos do stress térmico no crescimento das plantas e na produção de frutos desempenhará um papel fundamental no desenvolvimento de estratégias de adaptação para compensar estes efeitos.

Pimenta (Capsicum annuum L.) é um vegetal frutífero economicamente importante na Coréia devido ao tempero importante na culinária coreana. Em 2022, a produção total de pimenta na Coreia foi de cerca de 92.757 toneladas10. A maioria das pimentas são produzidas em campo aberto em canteiros elevados, usando irrigação por gotejamento e cobertura morta na Coréia. Assim, as condições climáticas (por exemplo, temperatura, precipitação, etc.) da área cultivada influenciam diretamente a produção de frutos da cultura. Embora as pimentas tenham sido bem adaptadas a climas quentes, o aumento do número de dias quentes (acima de 33 °C) tem sido um grande desafio para alcançar a produção sustentável de pimenta na Coreia. A faixa de temperatura ideal para formação e qualidade dos frutos está entre 21 e 29 °C11. Quando a temperatura excede 32 °C, o crescimento da pimenta pode ser lento; a podridão apical da flor (BER) pode ser observada nos frutos; e podem surgir cessações de frutificação, com rendimentos mais baixos12.

As respostas das plantas ao estresse térmico dependem muito do seu grau e duração e do estágio de desenvolvimento da planta13. O estresse térmico prejudica direta ou indiretamente a função da planta, resultando em alterações morfofisiológicas, fases de crescimento e processos metabólicos anormais14 e redução da produtividade15. Estas anomalias de crescimento podem ser continuamente observadas ou não manifestadas nas plantas enquanto as plantas estão expostas ao stress térmico, e cada planta ou genótipo evoluiu com as suas próprias tolerâncias ou mecanismos para gerir as condições de stress térmico16. Alguns genótipos tolerantes dentro de diversas espécies de culturas, em contraste, tiveram rendimentos mais elevados sob condições de alta temperatura17,18,19. Vários estudos relataram diferenças genotípicas na tolerância / suscetibilidade de pimentas por comparações nas taxas de germinação e crescimento de plântulas20,21, crescimento da cultura, fisiologia, rendimentos21, fotossíntese20,22 e comprimento do tubo polínico e germinação de pólen e estabilidade da membrana23,24 entre o calor -genótipos suscetíveis e tolerantes ao calor. De acordo com esses estudos anteriores, aumentos nas taxas de duração e temperatura reduziram significativamente as taxas de germinação, o peso das mudas, as taxas de fotossíntese e a produção de frutos foram significativamente reduzidos quando as temperaturas estão pelo menos 5 °C acima da temperatura ideal de crescimento das plantas25 ou a 42 °C21.