Evaluation of chitooligosaccharide application on mineral accumulation and plant growth in Phaseolus vulgaris
Resumo
Quitooligossacarídeos (COS) – derivados hidrossolúveis da quitina, são um grupo interessante de moléculas para diversas
aplicações biológicas, pois podem entrar nas células vegetais e se ligar a moléculas carregadas negativamente.
Vários estudos relataram um aumento do crescimento das plantas e maior rendimento da colheita devido à aplicação de
quitosana em plantas cultivadas no solo, mas nenhum estudo analisou o efeito da aplicação de COS na dinâmica de nutrientes
minerais em plantas cultivadas hidroponicamente. Neste estudo, Phaseolus vulgaris foi cultivado em cultivo hidropônico e o
efeito de três diferentes concentrações de COS no crescimento da planta e acúmulo de minerais foi avaliado. Houve mudanças
significativas nas alocações de minerais para Mo, B, Zn, P, Pb, Cd, Mn, Fe, Mg, Ca, Cu, Na, Al e K entre os tratamentos. A
morfologia da planta foi severamente afetada em altas doses de COS, assim como a concentração de lignina no caule e nas
folhas, mas não nas raízes. As concentrações de clorofila A, B e carotenóides não mudaram significativamente entre os
tratamentos, sugerindo que mesmo em concentrações mais altas, a aplicação de COS não afetou o acúmulo de pigmento
fotossintético. As plantas cultivadas em altos níveis de COS tiveram brotos e raízes mais curtos, sugerindo que o COS pode
ser fitotóxico para a planta. O presente estudo é o primeiro relato detalhado sobre o efeito da aplicação de COS na nutrição
mineral de plantas e abre portas para estudos futuros que visem a utilização de COS em programas de biofortificação ou
fitorremediação.
Abstract
Chitooligosaccharides (COS) – water soluble derivatives from chitin, are an interesting group of molecules for several biological applications, for they can enter plant cells and bind negatively charged molecules. Several studies reported an enhanced plant growth and higher crop yield due to chitosan application in soil grown plants, but no studies have looked on the effect of COS application on plant mineral nutrient dynamics in hydroponically grown plants. In this study, Phaseolus vulgaris was grown in hydroponic culture and the effect of three different concentrations of COS on plant growth and mineral accumulation was assessed. There were significant changes in mineral allocations for Mo, B, Zn, P, Pb, Cd, Mn, Fe, Mg, Ca, Cu, Na, Al and K among treatments. Plant morphology was severely affected in high doses of COS, as well as lignin concentration in the stem and the leaves, but not in the roots. Chlorophyll A, B and carotenoid concentrations did not change significantly among treatments, suggesting that even at higher concentrations, COS application did not affect photosynthetic pigment accumulation. Plants grown at high COS levels had shorter shoots and roots, suggesting that COS can be phytotoxic to the plant. The present study is the first detailed report on the effect of COS application on mineral nutrition in plants, and opens the door for future studies that aim at utilizing COS in biofortification or phytoremediation programs.
