Effect of nitrogen supply form on the invasion of rice roots by the root-knot nematode, Meloidogyne graminicola

Resumo

O arroz é capaz de absorver as formas nitrato (NO3-) e amônica (NH4+) de nitrogênio (N). Ele é cultivado em grande parte sob cultivo inundado, quando o NH4+ é a principal forma de N disponível no solo. O nematoide do nó da raiz, Meloidogyne graminicola, pode causar sérios danos às plantações de arroz e perturbar a absorção e a translocação de N. Investigamos se a forma de fornecimento de N pode influenciar a suscetibilidade do arroz a essa importante praga. As raízes que receberam um suprimento 100 vezes menor de nitrato de cálcio (0,1 mM Ca(NO3)2) apresentaram um nível mais alto de infecção por nematoides, medido pelo índice de galhas. As plantas que receberam 2,85 mM de Ca(NO3)2 foram mais infectadas em comparação com a mesma dose de nitrato de amônio (NH4NO3) ou cloreto de amônio (NH4Cl). Os estudos de influxo de 15NO3 mostraram uma absorção significativamente menor de nitrato em raízes infectadas por nematoides em comparação com plantas de controle não infectadas. Os estudos eletrofisiológicos mostraram que os potenciais de membrana celular em repouso das plantas infectadas por nematoides eram significativamente menores (menos negativos) do que os do arroz de controle não infectado. Além disso, quando as respostas celulares ao NO3- foram comparadas, elas também mostraram uma atividade de transporte de nitrato significativamente menor nas raízes infectadas por nematoides (4,7 ± 1,2 mV) em comparação com as plantas de controle não infectadas (11,9 ± 3,4 mV). Em conjunto, o influxo de 15NO3- e as medições eletrofisiológicas mostraram claramente que a atividade de transporte de NO3- da raiz foi severamente reduzida nas raízes infectadas por nematoides. Os resultados também mostram que a regulação da concentração de NO3 em períodos críticos de infecção por nematoides na raiz do arroz pode fornecer um método não nematicida de controle de nematoides.

Abstract

Rice is capable of taking up both nitrate (NO₃⁻) and ammonical (NH₄⁺) forms of nitrogen (N). It is largely grown under flooded cultivation when NH₄⁺ is the main form of available soil N. The root knot nematode, Meloidogyne graminicola, can cause serious damage to rice crops and disturb N uptake and translocation. We have investigated if the N supply form can influence the susceptibility of rice to this important pest. Roots supplied with a 100-fold lower supply of calcium nitrate (0.1 mM Ca(NO₃)₂) showed a higher level of nematode infection as measured by the gall index. Plants supplied with 2.85 mM of Ca(NO₃)₂ were more infected compared with the same dose of ammonium nitrate (NH₄NO₃) or ammonium chloride (NH₄Cl). ¹⁵NO₃⁻ influx studies showed significantly smaller uptake of nitrate in nematode-infected roots when compared with non-infected control plants. The electrophysiological studies showed that resting cell membrane potentials of nematode-infected plants were significantly smaller (less negative) than those of non-infected control rice. Furthermore, when the cellular responses to NO₃⁻ were compared, these also showed significantly smaller nitrate transport activity in nematode-infected roots (4.7 ± 1.2 mV) when compared with non-infected control plants (11.9 ± 3.4 mV). Taken together, the ¹⁵NO₃⁻ influx and electrophysiological measurements clearly showed that the root NO₃⁻ transport activity was severely decreased in nematode-infected roots. The results also show that regulation of NO₃⁻ concentration at critical periods of nematode infection of rice root can provide a non-nematicidal method of nematode management.