The effect of nitrogen supply on potato yield, tuber size and pathogen resistance in Solanum tuberosum exposed to Phytophthora infestans

Resumo

Pouco se sabe sobre os efeitos do fornecimento de nitrogênio na produtividade das plantas e na resposta defensiva à exposição a patógenos. Aqui foram investigadas, a produção de tubérculos e a resistência ao patógeno fúngico Phytophthora infestans em plantas de batata supridas com quatro níveis diferentes de nitrogênio (N1: 45 kg-ha-1, N2: 90 kg-ha-1, N3: 135 kg-ha-1 e N4: 180 kg-ha-1). O nível N2 promoveu a maior produção de tubérculos e os maiores tubérculos em condições livres de patógenos. No entanto, o N3 promoveu a maior resistência a patógenos e a maior produção de batata em resposta à exposição ao P. infestans. Além disso, o nível mais alto de acúmulo de clorofila foi observado com N3 em relação aos outros grupos de tratamento em condições infectadas por patógenos, mas não livres de patógenos. Um estudo mais aprofundado mostrou que, em resposta à infecção por patógenos, o nível N3 de nitrogênio induziu os níveis mais altos de atividade das enzimas defensivas polifenol oxidase e fenilalanina amônia-liase (mas não quitinase e β-1,3-glucanase) e o acúmulo mais abundante de compostos fenólicos e flavonoides. Nossos dados demonstraram que aumentos modestos no suprimento de nitrogênio proporcionaram às plantas de batata um crescimento e uma capacidade defensiva ideais em resposta à exposição ao P. infestans.

Abstract

Little is known about the effects of nitrogen supply on plant productivity and defensive response to pathogen exposure. Here, tuber yield and resistance to the fungal pathogen Phytophthora infestans were investigated in potato plants supplied with four different nitrogen levels (N1: 45 kg-hm-2, N2: 90 kg-hm-2, N3: 135 kg-hm-2, and N4: 180 kg-hm-2). The N2 level of nitrogen promoted the highest tuber yield and largest tubers under pathogen-free conditions. However, N3 promoted the strongest pathogen resistance and highest potato production in response to P. infestans exposure. Also, the highest level of chlorophyll accumulation was observed with N3 relative to the other treatment groups under pathogen-infected but not pathogen-free conditions. Further study showed that, in response to pathogen infection, the N3 level of nitrogen induced the highest activity levels for the defensive enzymes polyphenol oxidase and phenylalanine ammonia-lyase (but not chitinase and β-1,3-glucanase) and the most abundant accumulation of phenolic and flavonoid compounds. Our data demonstrated that modest increases in the nitrogen supply provided potato plants with optimum growth and defensive capability in response to P. infestans exposure.