Humic acids increase the maize seedlings exudation yield

Resumo

O papel dos ácidos húmicos na sinalização de cruzamento radicular tem sido demonstrado, incluindo modificação das propriedades do solo, fisiologia das plantas e regulação da estrutura da comunidade microbiana.  A exsudação serve como elemento fundamental na condução de quase todas as transformações significativas dentro da rizosfera, contribuindo ativamente para a regulação do funcionamento do ecossistema. Modificações no rendimento da exsudação ou, na sua composição química são uma possibilidade de manipulação da rizosfera com resultados benéficos para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Relatamos aqui as principais alterações ocorridas no perfil de exsudação de mudas de milho induzidas por ácidos húmicos isolados de vermicomposto. A introdução de ácidos húmicos exógenos resultou em maiores rendimentos de exsudato, enquanto o perfil permaneceu inalterado em relação às plantas não tratadas, como evidenciado pelos espectros de RMN de 1H. Por outro lado, a cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa de alta resolução por tempo de voo revelou uma mudança na distribuição molecular do exsudato, especificamente um aumento na concentração de compostos associados à via fenilpropanóides (ácido hidroxicinâmico, cinâmico e ferúlico), ao ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) (ácidos málico, succínico, cítrico e aconítico), aminoácidos (homoserina, citrulina, ácido aspártico), lipídios (ácido linoleico, ácido caprílico, ácido pimélico) e carboidratos (xilotitona, tagatose, sofrose, maltose, glicose-6-fosfato e eritritol). O aumento no rendimento da exsudação induzida por ácidos húmicos aumentou a liberação de uma infinidade de compostos químicos na interface radicular. Isso reforça a ideia de que as substâncias húmicas não apenas afetam o tamanho das populações microbianas e a estrutura das comunidades microbianas, mas também validam seu papel na interface química da raiz.

Abstract

The role of humic acids in root crosstalk signaling has been demonstrated, including modification of soil properties, plant physiology, and regulation of microbial community structure. The exudation underpins nearly all major changes that occur in the rhizosphere playing active role in the regulation of ecosystem functioning. Modifications in exudation yield or its chemical composition are a possibility for rhizosphere manipulation with beneficial outcomes for plant growth and development. We reported here the main changes occurred in exudation profile of maize seedlings induced by humic acids isolated from vermicompost. The yields of exudate were enhanced by exogenous humic acids, whereas its profile remained unaltered in comparison with non-treated plants, as shown by 1H NMR spectra. Conversely, the gas chromatography coupled to time-of-flight high resolution mass spectrometry revealed a change in the molecular distribution of exudate and, in particular, an increase in concentration of compounds related to phenyl propanoids pathway (hydroxycinnamic, cinnamic, and ferulic acid), TCA cycle (malic, succinic, citric, and aconitic acids), amino acids (homoserine, citrulline, aspartic acid), lipids (linoleic acid, caprylic acid, pimelic acid), and carbohydrates (xylolactone, tagatose, sophorose, maltose, glucose-6-phosphate, and erythritol). The increase on exudation yield induced by humic acids enhanced the release of a plethora of chemical compounds to root interface. This supports the concept that humic substances influence microbial population size and microbial community structure as well as confirms their role at root chemical interface.