Kaolinite and calcite foliar treatments induce physiological changes in cherry tree leaves

Resumo

Os tratamentos foliares com partículas minerais podem melhorar a tolerância ao estresse das plantas, mas os mecanismos subjacentes permanecem pouco claros até o momento. Neste estudo, o efeito do fornecimento de calcita e caulinita foi avaliado tratando folhas de cerejeiras (Prunus avium var. Sweetheart) cultivadas em campo. As folhas foram imersas em suspensões de calcita e caulinita a 5, 10 ou 15% (p/v) de tamanho de partícula similar. A condutância estomática (Gs), a temperatura foliar (Tleaf) e a fluorescência da clorofila foram monitoradas regularmente, enquanto os elementos minerais foliares foram determinados no final do período experimental. As características de superfície, molhabilidade e energia livre superficial das superfícies foliares adaxial e abaxial foram caracterizadas. Os tratamentos foliares com caulinita aumentaram as concentrações de alumínio (Al) e silício (Si) nos tecidos, com pequenos incrementos de cálcio (Ca) associados à aplicação de calcita. Além disso, o fornecimento de partículas minerais alterou a concentração foliar de outros elementos, como potássio (K), magnésio (Mg), enxofre (S), boro (B), ferro (Fe) ou manganês (Mn). A fluorescência da clorofila não foi afetada pelos tratamentos, mas foram registrados os efeitos de curto prazo na Gs e na Tleaf, durando apenas alguns dias após a aplicação foliar. O fornecimento de suspensões de partículas minerais com surfactante levou a valores de Gs mais altos, enquanto a Tleaf geralmente diminuiu apenas por alguns dias após a aplicação foliar. Conclui-se que os tratamentos foliares com partículas minerais podem desencadear mudanças fisiológicas benéficas após serem expostos a situações de estresse transitórias, mas mais investigações são necessárias para melhorar sua eficácia.

Abstract

Foliar particle treatments can improve plant stress tolerance, but the underlying mechanisms remain unclear to date. In this study, the effect of supplying calcite and kaolinite was evaluated by treating leaves of field-grown cherry trees (Prunus avium var. Sweetheart) and evaluating their effects. Leaves were dipped in 5, 10 or 15% (w/v) calcite and kaolinite suspensions of similar particle size. Stomatal conductance (Gs), leaf temperature (Tleaf) and chlorophyll fluorescence were regularly monitored, while leaf mineral elements were determined at the end of the experimental period. The surface features, wettability and surface free energy of adaxial and abaxial leaf surfaces were characterised. Foliar kaolinite treatments increased tissue aluminium (Al) and silicon (Si) concentrations, with minor calcium (Ca) increments associated with calcite application. In addition, mineral particle supply changed the leaf concentration of other elements, such as potassium (K), magnesium (Mg), sulphur (S), boron (B), iron (Fe) or manganese (Mn). Chlorophyll fluorescence was not affected by the treatments, but short-term effects on Gs and Tleaf lasting only for few days after foliar application, were recorded. The supply of particle suspensions with surfactant, led to higher Gs values, while Tleaf generally decreased only for few days after foliar application. It is concluded that foliar particle treatments may trigger beneficial physiological changes after being exposed to transient stress situations, but further investigations are required for improving their effectiveness.