Manganese toxicity in rice plants mitigated by silicon effects on leaf tissues / Toxidez de manganês na planta de arroz atenuada pela ação do silício nos tecidos foliares

Anatomical modifications of leaves and other organs associated with mineral nutrition have been observed in many plants. However, little is known about the quantitative effects of Si and Mn on the anatomy of plant leaves, especially in rice. This study aimed to quantify the tissue thickness of rice leaves and the density of silica bodies in rice leaves grown in a nutrient solution supplemented with Si and Mn and evaluate the possible effects of Si on Mn toxicity. Treatments were arranged in a 2×3 factorial scheme = six combinations of treatments, two doses of Si (0 and 2 mmol L-1), and three doses of Mn (0.5, 2.5, and 10 µmol L-1) in randomized complete block design with four replications. After 39 days in the nutrient solution with the respective treatments, anatomical and micromorphometric measures of the leaf blade were carried out to determine the thickness and area of leaf tissues. The data were submitted to analysis of variance (ANOVA) and Tukeys multiple comparisons test of means. The abaxial and adaxial epidermal thickness, as well as the density of silica bodies increased with the addition of Si to the nutrient solution. This study demonstrated that Si reduced the number of vascular bundles and Mn reduced the thickness of the chlorenchyma with increasing doses. Manganese doses of up to 10 µmol L-1 do not inhibit the uptake and deposition of silicon in rice leaf tissues. Higher Si concentration in the solution caused anatomical changes in the leaf, which was associated with a possible alleviation of Mn toxicity due to the higher concentration of Si in plants since this effect was observed mainly when Si was present in the nutrient solution.(AU)

Modificações anatômicas foliares e de outros órgãos, relacionadas à nutrição mineral, têm sido observadas em muitos vegetais. No entanto, sabe-se pouco sobre os efeitos quantitativos do Si e do Mn na anatomia foliar das plantas, especialmente o arroz. Com este estudo foi quantificado a espessura dos tecidos e a densidade de corpos silicosos de folhas de arroz cultivado em solução nutritiva com doses de Si e Mn e avaliar a possível ação do Si como atenuante à toxidez de Mn. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2×3 = seis combinações de tratamentos, sendo duas doses de Si (0 e 2 mmol L-1) e três doses de Mn (0,5; 2,5 e 10 µmol L-1), em delineamento de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Após 39 dias em solução nutritiva com os respectivos tratamentos, foi realizado o estudo anatômico micromorfométrico do limbo das folhas e determinadas as espessuras e áreas dos tecidos foliares. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e o teste de comparações múltiplas para as médias pelo teste de Tukey. As espessuras da epiderme das faces abaxial e adaxial das folhas de arroz aumentaram com a adição de Si à solução nutritiva bem como a densidade de corpos silicosos. Verificou-se que o Si reduziu a quantidade de feixes vasculares e o Mn reduziu a espessura do parênquima clorofiliano com o aumento da sua dose na solução nutritiva. Doses de Mn de até 10 µmol L-1 não inibem a absorção e deposição de silício em tecidos foliares de arroz. O aumento da concentração de Si na solução causou alterações anatômicas dos órgãos foliares do arroz, o que foi associado a uma possível atenuação da toxidez de Mn devido à maior concentração de Si nas plantas, uma vez que esse efeito foi observado, principalmente, quando o Si estava presente na solução nutritiva.(AU)

Manganese toxicity in rice plants mitigated by silicon effects on leaf tissues / Toxidez de manganês na planta de arroz atenuada pela ação do silício nos tecidos foliares

Anatomical modifications of leaves and other organs associated with mineral nutrition have been observed in many plants. However, little is known about the quantitative effects of Si and Mn on the anatomy of plant leaves, especially in rice. This study aimed to quantify the tissue thickness of rice leaves and the density of silica bodies in rice leaves grown in a nutrient solution supplemented with Si and Mn and evaluate the possible effects of Si on Mn toxicity. Treatments were arranged in a 2×3 factorial scheme = six combinations of treatments, two doses of Si (0 and 2 mmol L-1), and three doses of Mn (0.5, 2.5, and 10 µmol L-1) in randomized complete block design with four replications. After 39 days in the nutrient solution with the respective treatments, anatomical and micromorphometric measures of the leaf blade were carried out to determine the thickness and area of leaf tissues. The data were submitted to analysis of variance (ANOVA) and Tukeys multiple comparisons test of means. The abaxial and adaxial epidermal thickness, as well as the density of silica bodies increased with the addition of Si to the nutrient solution. This study demonstrated that Si reduced the number of vascular bundles and Mn reduced the thickness of the chlorenchyma with increasing doses. Manganese doses of up to 10 µmol L-1 do not inhibit the uptake and deposition of silicon in rice leaf tissues. Higher Si concentration in the solution caused anatomical changes in the leaf, which was associated with a possible alleviation of Mn toxicity due to the higher concentration of Si in plants since this effect was observed mainly when Si was present in the nutrient solution.

Modificações anatômicas foliares e de outros órgãos, relacionadas à nutrição mineral, têm sido observadas em muitos vegetais. No entanto, sabe-se pouco sobre os efeitos quantitativos do Si e do Mn na anatomia foliar das plantas, especialmente o arroz. Com este estudo foi quantificado a espessura dos tecidos e a densidade de corpos silicosos de folhas de arroz cultivado em solução nutritiva com doses de Si e Mn e avaliar a possível ação do Si como atenuante à toxidez de Mn. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2×3 = seis combinações de tratamentos, sendo duas doses de Si (0 e 2 mmol L-1) e três doses de Mn (0,5; 2,5 e 10 µmol L-1), em delineamento de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Após 39 dias em solução nutritiva com os respectivos tratamentos, foi realizado o estudo anatômico micromorfométrico do limbo das folhas e determinadas as espessuras e áreas dos tecidos foliares. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e o teste de comparações múltiplas para as médias pelo teste de Tukey. As espessuras da epiderme das faces abaxial e adaxial das folhas de arroz aumentaram com a adição de Si à solução nutritiva bem como a densidade de corpos silicosos. Verificou-se que o Si reduziu a quantidade de feixes vasculares e o Mn reduziu a espessura do parênquima clorofiliano com o aumento da sua dose na solução nutritiva. Doses de Mn de até 10 µmol L-1 não inibem a absorção e deposição de silício em tecidos foliares de arroz. O aumento da concentração de Si na solução causou alterações anatômicas dos órgãos foliares do arroz, o que foi associado a uma possível atenuação da toxidez de Mn devido à maior concentração de Si nas plantas, uma vez que esse efeito foi observado, principalmente, quando o Si estava presente na solução nutritiva.

Leaf anatomy and gas exchange of ornamental sunflower in response to silicon application / Anatomia foliar e trocas gasosas de girassol ornamental em função da aplicação de silício no substrato

Silicon applied to substrate for greenhouse cultivation of ornamental pot plants can improve the yield and quality of the ornamental product; however, the possible anatomical and physiological changes caused by Si have to be assessed. Therefore, the objective of this study was to evaluate gas exchange rates and leaf anatomy of ornamental sunflower 'Sunbright' grown on a substrate amended with Si. The experiment was conducted in a greenhouse, and the treatments consisted of sunflower plants cultivated in pots containing 600 g substrate fertilized with Si at rates of 0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1.00 g kg-1. The treatments were arranged in randomized complete block design and four replications. Samples from the middle region of leaf blades in the sixth pair from the apex were collected and analyzed morphometrically. Epidermal trichomes were analyzed using diaphanization and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy. The following traits were determined: leaf blade thickness, palisade and spongy parenchyma thickness, mesophyll thickness, and abaxial and adaxial epidermis thickness. Net photosynthesis, stomatal conductance and transpiration rates were determined in the fifth leaf at the beginning of the flowering stage by an infrared gas analyzer. The data were subjected to ANOVA and regression analyses. The results indicate that the ornamental sunflower 'Sunbright' accumulates Si in leaf trichomes, and that leaf thickness is not affected by Si application to the substrate; however, transpiration rates decrease while net photosynthesis rate and stomatal conductance increase in response to Si application.

A utilização de silício no cultivo de algumas plantas ornamentais em vasos e em casa de vegetação tem proporcionado aumento na produção e qualidade do produto final. No entanto, possíveis alterações fisiológicas e anatômicas causadas por este elemento precisam ser avaliadas. Objetivou-se com este estudo avaliar trocas gasosas e anatomia foliar de girassol ornamental cv. Sunbright em resposta à aplicação de doses de Si no substrato. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e os tratamentos consistiram em cinco doses de Si: 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00 g kg-1, em DBC, com quatro repetições. Para o estudo anatômico, amostras da região mediana do limbo do sexto par de folhas a partir do ápice foram coletadas e análises morfométricas realizadas. Tricomas da epiderme foram analisados usando-se as técnicas de diafanização e microscopia eletrônica de varredura acoplada a raios-X. Determinou-se a espessura da lâmina foliar, dos parênquimas paliçádico e lacunoso, do mesofilo e das faces abaxial e adaxial da epiderme. A taxa fotossintética líquida, condutância estomática e taxa de transpiração foram determinadas com o auxílio de um analisador de gás no infravermelho. Os dados foram submetidos à ANOVA e análise de regressão. O girassol ornamental cv. Sunbright acumula Si nos tricomas foliares. A espessura dos tecidos foliares do girassol não foi influenciada pela aplicação do Si ao substrato. Entretanto, houve redução da taxa de transpiração e aumento da taxa de fotossíntese líquida e da condutância estomática em resposta às doses de Si.