Alteration in root morphological and physiological traits of two maize cultivars in response to phosphorus deficiency

Resumo

As cultivares eficientes em termos de fósforo têm maior capacidade de explorar o solo e/ou converter formas não disponíveis de fósforo (P) em formas disponíveis para absorção pelas raízes. Observações preliminares de campo mostraram que a cultivar de milho ZD958, ineficiente em nitrogênio (N), apresentou alta tolerância ao solo com baixo teor de P no desempenho da parte aérea do que a cultivar XY335, eficiente em N. No entanto, ainda não se sabe se o ZD958 tem um potencial maior de aquisição de P em solos escassos do que o XY335. Neste estudo, foram realizados três experimentos separados em estufas agrícolas para explorar a capacidade de ambas as cultivares de acessar o P do solo. As duas cultivares cresceram por 40 dias para avaliar as características funcionais da raiz em colunas de solo (Expt.1) e por 20 dias para examinar o comprimento dos pelos da raiz em rizoboxes cheios de solo (Expt.3) em um solo argiloso calcário com adição de P (alto P) ou solo de fundo (baixo P). O terceiro experimento (Expt.2) cultivou hidroponicamente as duas cultivares por 15 dias para determinar a correlação entre a taxa de absorção de P e a intensidade do suprimento de P. Os resultados do Expt.1 mostraram que a taxa de absorção de P é maior do que a intensidade do suprimento de P. Os resultados do Expt.1 mostraram que o conteúdo de P do broto da ZD958 foi significativamente maior do que o da XY335. A maior capacidade do ZD958 de acessar o P do solo não foi correlacionada com a alocação de biomassa e com as características morfológicas da raiz, já que o ZD958 apresentou uma proporção menor de massa da raiz em dois fornecimentos de P e um grau menor de comprimento total da raiz e de área de superfície da raiz em alto P do que o XY335. Os resultados do experimento 3 indicaram que o comprimento médio dos pelos da raiz não estava associado à melhor absorção de P pelo ZD958, já que o comprimento dos pelos da raiz permaneceu o mesmo com baixo ou alto suprimento de P. Portanto, as alterações na morfologia da raiz foram feitas em um nível mais alto de P. Portanto, as alterações nas características morfológicas da raiz não explicaram a melhor aquisição de P pelas raízes do ZD958. O pH da rizosfera, a concentração de ácido málico e a atividade da fosfatase ácida foram semelhantes entre as duas cultivares, enquanto a concentração de ácido cítrico foi obviamente maior na ZD958 do que na XY335 (Expt.1). Esses resultados sugerem que a maior capacidade de aquisição de P pelo ZD958 pode ser atribuída à liberação de mais ácidos cítricos das raízes. A taxa de absorção de P do ZD958 foi significativamente maior do que a do XY335, com a solução de P variando de 12,5 a 250 μM (Expt. 2), indicando que as mudanças na taxa de absorção de P explicaram em grande parte a maior aquisição de P pelo ZD958 do que pelo XY335. Em conjunto, a ZD958 foi identificada como uma cultivar eficiente em termos de P, com uma melhor adaptação a ambientes com baixo teor de P por meio da alteração da exsudação de ácido cítrico e da taxa de absorção de P. Os resultados da pesquisa destacam a importância das estratégias das plantas na alteração das características morfológicas e fisiológicas da raiz para uma melhor adaptação ao ambiente com baixo teor de P e aumentam nossa compreensão dos mecanismos fisiológicos da aquisição de P pelas plantas.

Abstract