Rhizobial symbiosis modifies root hydraulic properties in bean plants under non-stressed and salinity-stressed conditions

Resumo

Conclusão principal: A simbiose com rizóbio melhorou o status hídrico de plantas de feijoeiro sob condições de estresse salino, em parte pelo aumento do fluxo osmótico de água nas raízes.
Um dos principais problemas da agricultura em todo o mundo é a crescente salinização das terras agrícolas. O uso de microrganismos benéficos do solo destaca-se como uma forma de enfrentar esse problema. Uma das abordagens é o uso de rizóbios, bactérias fixadoras de N2 formadoras de nódulos. O estresse salino causa desidratação foliar devido ao desequilíbrio entre a água perdida pelos estômatos e a água absorvida pelas raízes. O objetivo do presente estudo foi elucidar como a simbiose com rizóbio modula o status hídrico de plantas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris) sob condições de estresse salino, avaliando seus efeitos sobre as propriedades hidráulicas das raízes. Plantas de feijoeiro foram inoculadas ou não com uma estirpe de Rhizobium leguminosarum e submetidas a estresse salino moderado. Verificou-se que a simbiose com rizóbio melhorou o status hídrico foliar e o fluxo osmótico de água nas raízes nessas condições. Foram detectados maior teor de nitrogênio e menores concentrações de sódio nos tecidos radiculares em comparação com as plantas não inoculadas. Além disso, a redução do potencial osmótico da seiva do xilema e o aumento da quantidade de aquaporinas PIP podem favorecer o maior fluxo osmótico de água nas raízes das plantas inoculadas. Portanto, constatou-se que a simbiose com rizóbio também pode melhorar o fluxo osmótico de água nas raízes das plantas hospedeiras sob estresse salino.

Abstract

Main conclusion: Rhizobial symbiosis improved the water status of bean plants under salinity-stress conditions, in part by increasing their osmotic root water flow.
One of the main problems for agriculture worldwide is the increasing salinization of farming lands. The use of soil beneficial microorganisms stands up as a way to tackle this problem. One approach is the use of rhizobial N2-fixing, nodule-forming bacteria. Salinity-stress causes leaf dehydration due to an imbalance between water lost through stomata and water absorbed by roots. The aim of the present study was to elucidate how rhizobial symbiosis modulates the water status of bean (Phaseolus vulgaris) plants under salinity-stress conditions, by assessing the effects on root hydraulic properties. Bean plants were inoculated or not with a Rhizobium leguminosarum strain and subjected to moderate salinity-stress. The rhizobial symbiosis was found to improve leaf water status and root osmotic water flow under such conditions. Higher content of nitrogen and lower values of sodium concentration in root tissues were detected when compared to not inoculated plants. In addition, a drop in the osmotic potential of xylem sap and increased amount of PIP aquaporins could favour higher root osmotic water flow in the inoculated plants. Therefore, it was found that rhizobial symbiosis may also improve root osmotic water flow of the host plants under salinity stress.