Silicon reduces aluminum content in tissues and ameliorates its toxic effects on potato plant growth / Silício reduz o conteúdo de alumínio em tecidos e ameniza seus efeitos tóxicos sobre o crescimento de plantas de batata

ABSTRACT: Aluminum (Al) is highly toxic to plants, causing stress and inhibiting growth and silicon (Si) is considered beneficial for plants. This chemical element has a high affinity with Al. The aim of this study was to investigate the potential of Si to mitigate the toxic effects of Al on potato ( Solanum tuberosum L.) plants and assess whether this behavior is different among genotypes with differing degrees of sensitivity to Al. Potato plants of the genotypes SMIJ319-7 (Al-sensitive) and SMIF212-3 (Al-tolerant) were grown for fourteen days in nutrient solution (without P and pH 4.5±0.1) under exposure to combinations of Al (0 and 1.85mM) and Si (0, 0.5 and 1.0mM). After this period, shoot and roots of the two genotypes were collected to determine Al content in tissues and assess morphological parameters of root and shoot growth. Roots of both genotypes accumulated more Al than shoots and the Al-tolerant genotype accumulated more Al than the sensitive one, both in roots and in shoot. Furthermore, the presence of 0.5 and 1.0mM Si together with Al reduced the Al content in shoot in both genotypes and in roots of the Al-tolerant genotype, respectively. Si ameliorated the toxic effects of Al with regard to number of root branches and leaf number in both potato genotypes. Si has the potential to mitigate the toxic effects of Al in potato plants regardless of Al sensitivity.

RESUMO: O alumínio (Al) é altamente tóxico para as plantas, causando estresse e inibindo o crescimento e o silício (Si) é considerado benéfico para as plantas. Este elemento químico tem uma alta afinidade com o Al. O objetivo deste estudo foi investigar o potencial do Si em amenizar os efeitos tóxicos do Al sobre plantas de batata ( Solanum tuberosum L.) e avaliar se esse comportamento é diferente entre os genótipos com diferente sensibilidade ao Al. Plantas de batata dos genótipos SMIJ319-7 (sensível ao Al) e SMIF212-3 (tolerante ao Al) foram cultivadas por 14 dias em solução nutritiva (sem P e pH 4,5±0,1), sob exposição a combinações de Al (0 e 1,85mM) e Si (0; 0,5 e 1,0mM). Após esse período, parte aérea e raízes dos dois genótipos foram coletadas para determinar o conteúdo de Al nos tecidos e avaliar parâmetros morfológicos das raízes e parte aérea. Raízes de ambos os genótipos acumularam mais Al do que a parte aérea, e o genótipo tolerante ao Al acumulou mais Al do que o sensível, tanto nas raízes quanto na parte aérea. Além disso, a presença de 0,5 e 1,0mM de Si juntamente com Al reduziu o conteúdo de Al na parte aérea em ambos os genótipos e nas raízes do genótipo tolerante ao Al, respectivamente. O Si amenizou os efeitos tóxicos do Al para número de ramificações de raízes e de folhas em ambos os genótipos de batata. Si tem o potencial para amenizar os efeitos tóxicos do Al em plantas de batata, independente da sensibilidade ao Al.

Aluminum accumulation in two Pfaffia glomerata genotypes and its growth effects / Acumulação de alumínio em dois genótipos de Pfaffia glomerata e seus efeitos no crescimento

Aluminum (Al) toxicity is a limiting factor for crop production in acid soils, which cover approximately 60% of the Brazilian territory. This study aimed to evaluate the effects of Al on growth and tissue Al concentration of two Pfaffia glomerata accessions (BRA and JB/UFSM). Plantlets were grown in a hydroponic system with five Al concentrations (0, 50, 100, 150 and 200mg L-1) for 7 days. Most of the evaluated parameters presented significant interaction between both P. glomerata accessions and Al levels in nutrient solution and, in general, Al treatments negatively affected plant growth, especially roots. Moreover, BRA accession showed higher Al accumulation in its tissues than JB/UFSM and, consequently in BRA accession the growth was impaired substantially. Furthermore, the results suggest that, between P. glomerata accessions studied, BRA is less appropriated for medicinal uses when grown in soils with high Al levels, due to the higher accumulation of tissue Al content. .

A toxidez do alumínio (Al) é um fator limitante da produção agrícola em solos ácidos, os quais cobrem cerca de 60% do território Brasileiro. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do Al no crescimento e na concentração de Al nos tecidos de dois acessos de Pfaffia glomerata (BRA e JB/UFSM). As plantas foram cultivadas em sistema hidropônico, contendo cinco concentrações de Al (0, 50, 100, 150 e 200mg L-1) por 7 dias. Para a maioria dos parâmetros avaliados, houve interação significativa entre os dois acessos de P. glomerata e as concentrações de Al, sendo que, de modo geral, os tratamentos com Al afetaram negativamente o crescimento das plantas, especialmente as raízes. Além disso, o acesso BRA acumulou mais Al nos tecidos que o acesso JB/UFSM e, consequentemente, os parâmetros de crescimento foram afetados mais significativamente naquele acesso. Portanto, nossos resultados sugerem que, entre os acessos de P. glomerata estudados, BRA é menos indicado para usos medicinais quando cultivado em solos com altos níveis de Al, por acumular mais Al em seus tecidos.

Crescimento in vitro de plântulas de batata em diferentes doses de cádmio / In vitro growth of potato plantlets in different doses of cadmium

Devido, principalmente, às ações antropogênicas, tais como industrialização e uso de insumos na agricultura, os níveis de cádmio têm aumentado em muitos solos agrícolas. O presente trabalho objetivou caracterizar o efeito desse metal no crescimento in vitro de duas cultivares de batata, 'Asterix' e 'Macaca'. Segmentos nodais de plantas previamente estabelecidas in vitro foram submetidos a doses de cádmio de 0 (controle), 100, 200, 300, 400 e 500µM em meio de cultivo MS. Avaliou-se o número de raízes aos 15 dias após a inoculação (DAI) dos explantes, o comprimento das raízes e da parte aérea, o número de segmentos nodais e de folhas e a matéria fresca e seca das raízes e da parte aérea aos 22DAI. O cádmio afetou negativamente o crescimento das duas cultivares de batata, demonstrando que ambas são sensíveis a esse metal.

Levels of cadmium have been increasing in many agricultural soils mainly due to the anthropogenic actions, such as industrialization and use of inputs in the agriculture. The present research aimed at characterizing the effect of this metal on in vitro growth of two potato cultivars, 'Asterix' and 'Macaca'. Nodal segments of plants previously in vitro established were submitted to cadmium concentration of 0 (control), 100, 200, 300, 400 and 500µM in MS. Number of roots was evaluated at 15 days after inoculation (DAI) of the explants, and root and shoot length, number of nodal segments and leaves, and fresh and dry mass of roots and shoot were evaluated at 22DAI. Cadmium negatively affected the growth of the two potato cultivars, demonstrating that both are sensible to this metal.