Root growth and antioxidant enzyme responses to aluminium stress in sugarcane / Crescimento radicular e resposta de enzimas antioxidantes ao estresse por alumínio em cana-de-açúcar

Aluminium (Al) toxicity in acid soils is a major abiotic stress that can limit plant production worldwide. Al toxicity directly inhibits root development and exacerbates oxidative stress in the plant. Sugarcane is mostly cultivated in tropical regions and is often exposed to phytotoxic concentrations of soil Al. In this study, our objectives were to evaluate nine sugarcane cultivars on their tolerance to Al in a hydroponic system, investigating the effects of 143µM {Al3+} on root growth and on activity of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD). The screening method proposed was suitable for a rapid, reliable and reproducible procedure of the sugarcane cultivars. Exposure to Al for three days altered root growth and activity of enzymes of the nine sugarcane cultivars. However, the magnitude of the alterations varied significantly among cultivars. The cultivar RB928064 was classified as Al-tolerant and the cultivar RB835486 as Al-sensitive. Increases in enzyme activity after Al exposure varied from 4 to 46%, with average increases of 19% in APX, 20% in CAT, and 8% in SOD. The variations induced by Al in enzyme activity, however, did not correlate significantly with those variations induced by Al in the root growth.(AU)

A toxidez por alumínio (Al) em solos ácidos é um dos principais estresses abióticos que podem limitara produção vegetal pelo mundo todo. A toxidez por Al inibe diretamente o desenvolvimento radicular e aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio na planta. A cana-de-açúcar é mais cultivada em regiões tropicais e frequentemente está exposta a concentrações fitotóxicas de Al no solo. Neste estudo, nossos objetivos foram avaliar a tolerância ao Al de nove cultivares de cana-de-açúcar em um sistema hidropônico e investigar os efeitos de 143µM {Al3+} sobre o crescimento radicular e a atividade das enzimas antioxidantes ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). O método de triagem proposto foi adequado para a avaliação de tolerância ao Al de forma rápida, confiável e reprodutível. A exposição ao Al por três dias alterou o crescimento radicular e a atividade das enzimas nas nove cultivares de cana-de-açúcar. Entretanto, a magnitude das alterações variou significativamente entre as cultivares. A cultivar RB928064 foi classificada como tolerante e a cultivar RB835486 como sensível ao Al. Os incrementos de atividade enzimática após exposição ao Al variaram entre 4 e 46%,com incrementos médios de 19% para APX, 20% para CAT, e 8% para SOD. As variações induzidas pelo Al sobre a atividade enzimática, entretanto, não apresentaram correlações significativas com aquelas induzidas pelo Al sobre o crescimento radicular.(AU)

Root growth and antioxidant enzyme responses to aluminium stress in sugarcane / Crescimento radicular e resposta de enzimas antioxidantes ao estresse por alumínio em cana-de-açúcar

Aluminium (Al) toxicity in acid soils is a major abiotic stress that can limit plant production worldwide. Al toxicity directly inhibits root development and exacerbates oxidative stress in the plant. Sugarcane is mostly cultivated in tropical regions and is often exposed to phytotoxic concentrations of soil Al. In this study, our objectives were to evaluate nine sugarcane cultivars on their tolerance to Al in a hydroponic system, investigating the effects of 143µM {Al3+} on root growth and on activity of the antioxidant enzymes ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD). The screening method proposed was suitable for a rapid, reliable and reproducible procedure of the sugarcane cultivars. Exposure to Al for three days altered root growth and activity of enzymes of the nine sugarcane cultivars. However, the magnitude of the alterations varied significantly among cultivars. The cultivar RB928064 was classified as Al-tolerant and the cultivar RB835486 as Al-sensitive. Increases in enzyme activity after Al exposure varied from 4 to 46%, with average increases of 19% in APX, 20% in CAT, and 8% in SOD. The variations induced by Al in enzyme activity, however, did not correlate significantly with those variations induced by Al in the root growth.

A toxidez por alumínio (Al) em solos ácidos é um dos principais estresses abióticos que podem limitara produção vegetal pelo mundo todo. A toxidez por Al inibe diretamente o desenvolvimento radicular e aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio na planta. A cana-de-açúcar é mais cultivada em regiões tropicais e frequentemente está exposta a concentrações fitotóxicas de Al no solo. Neste estudo, nossos objetivos foram avaliar a tolerância ao Al de nove cultivares de cana-de-açúcar em um sistema hidropônico e investigar os efeitos de 143µM {Al3+} sobre o crescimento radicular e a atividade das enzimas antioxidantes ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). O método de triagem proposto foi adequado para a avaliação de tolerância ao Al de forma rápida, confiável e reprodutível. A exposição ao Al por três dias alterou o crescimento radicular e a atividade das enzimas nas nove cultivares de cana-de-açúcar. Entretanto, a magnitude das alterações variou significativamente entre as cultivares. A cultivar RB928064 foi classificada como tolerante e a cultivar RB835486 como sensível ao Al. Os incrementos de atividade enzimática após exposição ao Al variaram entre 4 e 46%,com incrementos médios de 19% para APX, 20% para CAT, e 8% para SOD. As variações induzidas pelo Al sobre a atividade enzimática, entretanto, não apresentaram correlações significativas com aquelas induzidas pelo Al sobre o crescimento radicular.

Resposta do cafeeiro à inoculação de fungos micorrízicos arbusculares, em latossolo vermelho, do cerrado / Response of coffee plants colonized inoculation with arbuscular mucorrhizal fungi, red latosol, in cerrado

O objetivo deste trabalho foi verificar a resposta de dois cultivares de café (sensível e tolerante ao alumínio - Al), à inoculação de Gigaspora margarita e Glomus etunicatum, em Latossolo Vermelho do cerrado, com diferentes saturações por bases (30, 45 e 53 %). O experimento foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado e em esquema fatorial 2x3x3, consistindo de 2 cultivares de (tolerante e sensível a Al), 3 tratamentos com micorriza (com inoculação de duas espécies de FMA e sem inoculação) e 3 níveis de saturação por bases do solo (V%), com cinco repetições por tratamento. As variáveis foram: altura da planta, diâmetro do caule, área foliar, massa da matéria seca da parte aérea, massa da matéria fresca de raiz, atividade da redutase do nitrato, teor de clorofila, colonização micorrízica e número de esporos. Os isolados de micorrizas proporcionaram maior crescimento do cafeeiro em solo ácido com alta concentração de Al, porém esta resposta foi verificada para ambos os cultivares quando colonizados por G. margarita. Os cultivares avaliados não mostraram diferenças quanto à tolerância ao Al quando não micorrizados.

The aim of this study was evaluate the response of two coffee cultivars (tolerant and sensitive to aluminum - Al), inoculated or not by two arbuscular mycorriza fungi (AMF), Gigaspora margarita and Glomus etunicatum, in cerrado Oxisol, with different base saturation. This experiment was conducted under greenhouse conditions, with a complete randomized design, in a 2x3x2 factorial scheme, consisting of 2 cultivars (tolerante and sensitive to Al), 3 treatments with mycorrhizal (inoculated with two species of AMF and without inoculation) and 3 levels of soil base saturation (30, 45 and 53 V%), with five replicates per treatment. The variables were: plant height, stem diameter, leaf area, shoot dry weight, root fresh weight, nitrate reductase activity, chlorophyll concentration, root colonization and number of AMF spores. Mycorrhizae isolates promoted greater response of coffee plants, in acid soil with high concentration of Al, but this response was observed for both cultivars when plants were colonized by G. margarita. The cultivars evaluated showed no differences in Al tolerance when non inoculated.

Absorção de P, Mg, Ca e K e tolerância de genótipos de arroz submetidos a estresse por alumínio em sistemas hidropônicos

Soils with high aluminum (Al3+) concentrations can affect the development and nutrient absorption of rice plants. The goals of this study were to evaluate the absorption of P, Mg, Ca and K in 18 rice genotypes and their overall performance when subjected to Al3+ stress in hydroponic systems. The experimental design was randomized blocks with 3 replications and four Al3+ levels (0, 10, 20 and 30mg L-1). Plantlets were treated for 20 days and evaluated for root length (CR) and P, Mg, Ca and K contents. All variables presented significant reductions in their values, and the genotypes presented different performance in nutrient absorption when facing different treatments, with an exception for Mg absorption response in which all genotypes evaluated were similar. Based on the variable CR, the genotypes Felune and Taim were considered the most tolerant and sensitive to Al3+, respectively. Regarding nutrient absorption, the genotypes presented variable responses to each evaluated nutrient, nevertheless the genotype Felune presented also high absorption levels. All the variables presented significant correlations to each other.

Solos com concentrações elevadas de alumínio (Al3+), podem prejudicar o desenvolvimento e a absorção de nutrientes de plantas de arroz. O objetivo do experimento foi avaliar o desempenho de dezoito genótipos de arroz quanto a absorção de P, Mg, Ca e K e identificar genótipos com bom desempenho quando submetidos ao estresse por Al3+ em sistema hidropônico. Foram utilizados quatro níveis de Al3+ (0, 10, 20 e 30mg L-1) e o delineamento experimental foi blocos casualizados com três repetições. As plântulas permaneceram em sistema hidropônico por 20 dias sob efeito dos tratamentos, e após foram avaliadas quanto ao comprimento de raízes (CR) e teores de P, Mg, Ca e K. Todas as variáveis apresentaram reduções significativas nos seus valores, e os genótipos apresentaram diferentes desempenhos na absorção de nutrientes frente aos tratamentos, com exceção do nutriente Mg que apresentou mesma resposta para todos os genótipos avaliados. Baseado na variável CR, os genótipos Felune e Taim foram considerados como mais tolerante e sensível ao Al3+, respectivamente. Para absorção de nutrientes, os genótipos apresentaram comportamentos muito diferenciais para cada elemento avaliado, sendo que também o genótipo Felune obteve elevados índices de absorção. Todas as variáveis revelaram correlações significativas entre si.

Absorção de P, Mg, Ca e K e tolerância de genótipos de arroz submetidos a estresse por alumínio em sistemas hidropônicos

Soils with high aluminum (Al3+) concentrations can affect the development and nutrient absorption of rice plants. The goals of this study were to evaluate the absorption of P, Mg, Ca and K in 18 rice genotypes and their overall performance when subjected to Al3+ stress in hydroponic systems. The experimental design was randomized blocks with 3 replications and four Al3+ levels (0, 10, 20 and 30mg L-1). Plantlets were treated for 20 days and evaluated for root length (CR) and P, Mg, Ca and K contents. All variables presented significant reductions in their values, and the genotypes presented different performance in nutrient absorption when facing different treatments, with an exception for Mg absorption response in which all genotypes evaluated were similar. Based on the variable CR, the genotypes Felune and Taim were considered the most tolerant and sensitive to Al3+, respectively. Regarding nutrient absorption, the genotypes presented variable responses to each evaluated nutrient, nevertheless the genotype Felune presented also high absorption levels. All the variables presented significant correlations to each other.

Solos com concentrações elevadas de alumínio (Al3+), podem prejudicar o desenvolvimento e a absorção de nutrientes de plantas de arroz. O objetivo do experimento foi avaliar o desempenho de dezoito genótipos de arroz quanto a absorção de P, Mg, Ca e K e identificar genótipos com bom desempenho quando submetidos ao estresse por Al3+ em sistema hidropônico. Foram utilizados quatro níveis de Al3+ (0, 10, 20 e 30mg L-1) e o delineamento experimental foi blocos casualizados com três repetições. As plântulas permaneceram em sistema hidropônico por 20 dias sob efeito dos tratamentos, e após foram avaliadas quanto ao comprimento de raízes (CR) e teores de P, Mg, Ca e K. Todas as variáveis apresentaram reduções significativas nos seus valores, e os genótipos apresentaram diferentes desempenhos na absorção de nutrientes frente aos tratamentos, com exceção do nutriente Mg que apresentou mesma resposta para todos os genótipos avaliados. Baseado na variável CR, os genótipos Felune e Taim foram considerados como mais tolerante e sensível ao Al3+, respectivamente. Para absorção de nutrientes, os genótipos apresentaram comportamentos muito diferenciais para cada elemento avaliado, sendo que também o genótipo Felune obteve elevados índices de absorção. Todas as variáveis revelaram correlações significativas entre si.

Características fisiológicas e ecológicas de isolados de rizóbios oriundos de solos ácidos e álicos de Presidente Figueiredo, Amazonas

Some isolated rhizobias, besides fixing N2, are also able to solubilize low soluble phosphates, making the P available both for plants and for themselves. Some factors like toxic Al and acidity, as in some Amazonian soils, may decrease the population of these microorganisms. The present study evaluated the nodulation ability, tolerance to acidity and toxic aluminum, as well as the ability to solubilize Ca and Al phosphates of rhizobia isolated from agricultural soils the municipality of from Presidente Figueiredo, AM. Samples of soil under agricultural cultivation were collected and used as a source of inoculum for the cowpea bean. Some rhizobia isolates were tested for tolerance to acidity and toxic Al, as well as to verify their abilities to solubilize phosphates. The soil samples contained rhizobia populations capable of inducing the nodulation and improving the aerial biomass of cowpea bean under acidity (pH 4,5) and alic (2 cmol c Al.L-1) conditions. The rhizobia population from the soil samples idnetified as INPA-PF2, INPA-PF3, INPA-PF4, INPA-PF5, INPA-PF13, INPA-PF15, INPA-PF22 and INPA-PF24 promoted increases of aerial biomass when compared to the control tratment (absence of inoculum). Twenty-five percent of the isolates were tolerant to acidity and 23% to Al. The Ca phosphate was solubilized by 39% of the isolated rhizobia. However, just one isolate presented high solubilization index. The Al phosphate solubilization ability was identified in 67% of the isolates. The majority of the isolates that solubilized Ca phosphate (76.5% of the lineages) also solubilized the Al phosphate.

Alguns isolados de rizóbio, além de fixarem o N2, são capazes de solubilizar fosfatos pouco solúveis, disponibilizando o P para as plantas e para si mesmos. No entanto, o Al e a acidez dos solos da Amazônia podem diminuir a população desses microrganismos. O presente trabalho avaliou a capacidade nodulífera, a tolerância à acidez e ao Al tóxico, bem como a capacidade de solubilizar fosfatos de Ca e de Al de 88 isolados de rizóbio de solos agrícolas, do município de Presidente Figueiredo, AM. Amostras de solo sob cultivos agrícolas foram coletadas e utilizadas como fontes de inóculo para plantas de feijão caupi. As amostras de solo continham isolados de rizóbio capazes de induzir a nodulação e incrementar a biomassa aérea do feijão caupi em condição ácida (pH 4,5) e álica (2cmol c Al. L-1). Os isolados de rizóbio presentes nas amostras de solo identificadas como INPA-PF2, INPA-PF3, INPA-PF4, INPA-PF5, INPA-PF13, INPA-PF15, INPA-PF22 e INPA-PF24 promoveram rendimentos de biomassa aérea superiores à testemunha. A tolerância à acidez foi apresentada por 25% dos isolados e apenas 23% apresentaram tolerância ao Al. O fosfato de Ca foi solubilizado por 39% dos isolados. No entanto, apenas um isolado apresentou alto índice de solubilização. A capacidade de solubilização de fosfato de Al foi identificada em 67% dos isolados. A maioria dos isolados de rizóbio que solubilizou fosfato de Ca (76,5% dos isolados) também solubilizou o fosfato de Al.

Uma proposta de seleção para caracteres quantitativos e qualitativos em aveia

In oat (Avena sativa L.) techniques that minimize environmental effects on the expression of phenotype and facilitate the identification of high yielding genotypes are useful. Short stature and tolerance to toxic aluminum are important for the development of cultivars with adaptability to marginal areas. Thus, genotypes selected by the honeycomb method, in three different crosses, were subjected to simultaneous tests for aluminum tolerance (Al+3) and insensibility to gibberelic acid (AG3), aiming the identification of superior genotypes. This technique enabled the selection of high yielding, short stature and Al+3 tolerant genotypes and could be applied in plant breeding programs involving cultivated hexaploid oat.

Em aveia (Avena sativa L.), a utilização de técnicas que minimizem os efeitos de ambiente na expressão do fenótipo e que facilitem a identificação de genótipos de superior rendimento de grãos, baixa estatura e tolerantes ao alumínio tóxico são aspectos de fundamental importância para o desenvolvimento de cultivares mais promissores e com adaptabilidade a áreas consideradas marginais. Desta forma, genótipos selecionados pelo método colméia de condução de populações segregantes, em três diferentes cruzamentos, foram submetidos a testes simultâneos para tolerância ao alumínio tóxico (Al+3) e insensibilidade ao ácido giberélico (AG3), objetivando a identificação de constituições genéticas superiores. A técnica utilizada possibilitou a seleção de plantas de alto potencial produtivo, menor estatura (insensíveis ao AG3) e mais tolerantes ao Al+3, podendo ser aplicada com sucesso em programas de melhoramento genético com a cultura da aveia hexaplóide cultivada.

Uma proposta de seleção para caracteres quantitativos e qualitativos em aveia

In oat (Avena sativa L.) techniques that minimize environmental effects on the expression of phenotype and facilitate the identification of high yielding genotypes are useful. Short stature and tolerance to toxic aluminum are important for the development of cultivars with adaptability to marginal areas. Thus, genotypes selected by the honeycomb method, in three different crosses, were subjected to simultaneous tests for aluminum tolerance (Al+3) and insensibility to gibberelic acid (AG3), aiming the identification of superior genotypes. This technique enabled the selection of high yielding, short stature and Al+3 tolerant genotypes and could be applied in plant breeding programs involving cultivated hexaploid oat.

Em aveia (Avena sativa L.), a utilização de técnicas que minimizem os efeitos de ambiente na expressão do fenótipo e que facilitem a identificação de genótipos de superior rendimento de grãos, baixa estatura e tolerantes ao alumínio tóxico são aspectos de fundamental importância para o desenvolvimento de cultivares mais promissores e com adaptabilidade a áreas consideradas marginais. Desta forma, genótipos selecionados pelo método colméia de condução de populações segregantes, em três diferentes cruzamentos, foram submetidos a testes simultâneos para tolerância ao alumínio tóxico (Al+3) e insensibilidade ao ácido giberélico (AG3), objetivando a identificação de constituições genéticas superiores. A técnica utilizada possibilitou a seleção de plantas de alto potencial produtivo, menor estatura (insensíveis ao AG3) e mais tolerantes ao Al+3, podendo ser aplicada com sucesso em programas de melhoramento genético com a cultura da aveia hexaplóide cultivada.