Níveis de sombreamento na produção de massa foliar e compostos bioativos em clones de erva-mate cultivados em sistema semi-hidropônico

Abstract

Resumo: As folhas da erva-mate (Ilex paraguariensis) são consumidas em larga escala na América do Sul, porém, o consumo da espécie tem se expandido mundialmente devido aos seus compostos bioativos. A erva-mate pode se aclimatar a diferentes condições de luminosidade, entretanto, o sombreamento tem sido indicado como um fator decisivo na produção de folhas e compostos bioativos da espécie, persistindo ainda muitas dúvidas nestes temas. Buscando isolar o efeito genético para melhor compreensão do impacto do sombreamento sobre a produção de massa foliar e compostos bioativos em erva-mate, avaliaram-se dois genótipos clonais (EC 22 e EC 40) submetidos a cinco níveis de sombreamento (0%, 40%, 51%, 76% e 82%) no interior de estufa de cultivo (com redução média de 32% na radiação solar) em sistema semihidropônico ao longo de seis colheitas durante um ano. Com isso, o Capítulo 1 reporta o efeito do sombreamento sobre a produção de massa foliar, produtividade por unidade de área, além da área foliar específica (AFE) dos dois genótipos. De forma geral, as plantas submetidas ao sombreamento de 0% apresentaram maior produção de massa verde total e massa seca de folhas novas e maduras. Sombreamentos extremos (76% e 82%) reduziram drasticamente a produção, especialmente para o genótipo EC 40. As colheitas 2 (primavera) e 3 (início do verão) apresentaram maior produção de massa verde total e massa seca de folhas novas. O genótipo EC 40 se mostrou mais produtivo, entretanto, os dois genótipos apresentaram produtividade anual de massa verde total elevada, de 36,91 t ha-1 ano-1 (EC 40) e 23,75 t ha-1 ano-1 (EC 22) no sombreamento de 0%. A AFE apresentou tendência de incremento com o aumento dos níveis de sombreamento. Já o Capítulo 2 aborda os efeitos dos níveis de sombreamento sobre os teores e produtividade de compostos bioativos nas folhas novas e maduras dos dois genótipos, ao longo de seis colheitas. Na maior parte das colheitas os teores de cafeína e metilxantinas totais foram maiores nos sombreamentos de 76% e/ou 82%, enquanto a teobromina apresentou maiores teores no sombreamento de 0%, ou este não diferiu dos demais. Os teores de ácidos cafeoilquínicos totais não apresentaram um padrão definido em função dos níveis de sombreamento. A produtividade de metilxantinas e ácidos cafeoilquínicos totais (g m-2) foi superior no sombreamento de 0% e em algumas colheitas no sombreamento de 51%. Mesmo que os sombreamentos extremos (76% e 82%) tenham resultado em teores superiores de cafeína e metilxantinas totais, a produtividade dos compostos nestas condições foi menor, devido à redução drástica na produção de massa foliar. As folhas novas apresentaram maior produtividade dos compostos e a produtividade anual de cafeína, metilxantinas totais e ácidos cafeoilquínicos totais foi superior no genótipo EC 40 em folhas novas. Conclui-se que o cultivo da erva-mate neste sistema é tecnicamente viável e que o cultivo sem sombreamento - 0% (em estufa com cobertura plástica, com redução de 32% da radiação solar) resulta em maior produtividade de massa foliar e compostos bioativos.

Abstract: Yerba mate (Ilex paraguariensis) leaves are widely consumed in South America, and recently, species consumption has expanded worldwide due to its bioactive compounds. Yerba mate can acclimate to different lighting conditions; however, shading has been indicated as a decisive factor for leaves and bioactive compounds production, with many doubts on these subjects. To isolate genetic effects for a better understanding of shading impact on yerba mate, two clonal genotypes (EC 22 and EC 40) were submitted to five shading levels (0%, 40%, 51%, 76%, and 82%) in a greenhouse (with an average reduction of 32% in solar radiation) in a semihydroponic system over a year. Chapter 1 reports shading effect on leaf mass production and specific leaf area (SLA) of two genotypes. In general, plants subjected to 0 % shading showed higher mass production for all variables. Extreme shading (76% and 82%) drastically reduced production, especially for EC 40 genotype. Harvests 2 and 3 showed higher production of total green mass and new leaves dry mass. The EC 40 genotype was more productive than EC 22 in total green mass and new leaves dry mass; however, both genotypes showed high annual total green mass productivity - 36.91 t ha-1 year-1 (EC 40) and 23.75 t ha-1 year-1 (EC 22) under 0% shading. SLA showed a tendency to increase with increasing shading levels. Chapter 2 deals with the effects of shading levels on bioactive compounds content and productivity of new and mature leaves of both genotypes over six harvests. In most harvests, caffeine and total methylxanthines levels were higher in plants kept under 76% and 82% shading, while theobromine showed higher levels under 0% shading. Total caffeoylquinic acid levels did not show a defined pattern according to shading levels. Methylxanthines and total caffeoylquinic acid productivity (g m-2) was higher under 0% shading and, in some harvests, we obtained the same result under 51% shading. Even though extreme shadows (76% and 82%) provided higher caffeine and total methylxanthines contents, the productivity in these conditions is not feasible due to the drastic reduction in leaf mass production. New leaves presented higher compound productivity. Annual productivity of caffeine, total methylxanthines, and total caffeoylquinic acids in new leaves was higher in EC 40 genotype. We concluded that yerba mate cultivation in this system is technically viable, and cultivation without shading - 0% (in a greenhouse with plastic cover, with a 32% reduction in solar radiation) resulted in greater productivity of leaf mass and bioactive compounds.