Arbuscular mycorrhizal symbiosis increases relative apoplastic water flow in roots of the host plant under both well-watered and drought stress conditions

Resumo

Contexto e objetivos: O movimento da água através dos tecidos dos fungos micorrízicos e entre o fungo e as raízes é pouco compreendido. Foi demonstrado que a simbiose micorrízica arbuscular (MA) regula as propriedades hidráulicas das raízes, incluindo a condutividade hidráulica radicular. Contudo, não está claro se esse efeito se deve à regulação das aquaporinas radiculares (via célula a célula) ou ao aumento do fluxo apoplástico de água. Neste trabalho, medimos as contribuições relativas da via apoplástica em relação à via célula a célula no movimento de água em raízes de plantas micorrizadas e não micorrizadas.
Métodos: Utilizamos a combinação de dois experimentos empregando o corante traçador apoplástico light green SF yellowish e a azida sódica como inibidor da atividade das aquaporinas. Foram medidos o status hídrico e fisiológico das plantas, a condutividade hidráulica radicular e o fluxo apoplástico de água.
Principais resultados: As raízes das plantas micorrizadas aumentaram significativamente o fluxo apoplástico relativo de água em comparação com as plantas não micorrizadas, e esse aumento foi evidente tanto em condições de irrigação adequada quanto de estresse por seca. A presença do fungo MA nas raízes das plantas hospedeiras foi capaz de modular a alternância entre as vias de transporte de água apoplástica e célula a célula.
Conclusões: A capacidade das plantas micorrizadas de alternar entre as vias de transporte de água pode permitir maior flexibilidade na resposta dessas plantas à escassez hídrica, de acordo com a demanda da parte aérea.

Abstract

Background and Aims: The movement of water through mycorrhizal fungal tissues and between the fungus and roots is little understood. It has been demonstrated that arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis regulates root hydraulic properties, including root hydraulic conductivity. However, it is not clear whether this effect is due to a regulation of root aquaporins (cell-to-cell pathway) or to enhanced apoplastic water flow. Here we measured the relative contributions of the apoplastic versus the cell-to-cell pathway for water movement in roots of AM and non-AM plants.
Methods: We used a combination of two experiments using the apoplastic tracer dye light green SF yellowish and sodium azide as an inhibitor of aquaporin activity. Plant water and physiological status, root hydraulic conductivity and apoplastic water flow were measured.
Key Results: Roots of AM plants enhanced significantly relative apoplastic water flow as compared with non-AM plants and this increase was evident under both well-watered and drought stress conditions. The presence of the AM fungus in the roots of the host plants was able to modulate the switching between apoplastic and cell-to-cell water transport pathways.
Conclusions: The ability of AM plants to switch between water transport pathways could allow a higher flexibility in the response of these plants to water shortage according to the demand from the shoot.