Nickel: a micronutrient essential for higher plants

Resumo

O níquel foi estabelecido como um micronutriente essencial para o crescimento de culturas de cereais de clima temperado. Grãos de cevada (Hordeum vulgare L. cv ‘Onda’; contendo 40 a 80 nanogramas de Ni por grama de peso seco) cultivados em solução com concentrações negligíveis de Ni (< 30 nanogramas de Ni por litro) exibiram taxas de germinação muito reduzidas (ou seja, 50% menos do que grãos de plantas com níveis adequados de Ni) e o vigor das plântulas dos grãos viáveis foi muito deprimido. Grãos contendo menos de 30 nanogramas por grama de peso seco eram inviáveis. Em condições de deficiência de Ni, as plantas de cevada não conseguem produzir grãos viáveis devido a uma interrupção dos processos normais de enchimento e maturação dos grãos da planta materna que ocorrem após a formação do embrião do grão. As observações de que (a) as plantas de cevada não completam seu ciclo de vida na ausência de Ni e (b) a adição de Ni ao meio de crescimento alivia completamente os sintomas de deficiência nas plantas maternas satisfazem os critérios de essencialidade; assim, o Ni deve ser considerado um micronutriente para cereais. Como o Ni é necessário para leguminosas e agora é estabelecido como essencial para cereais, concluímos que o Ni deve ser adicionado à lista de micronutrientes essenciais para o crescimento de todas as plantas superiores.

Abstract

Nickel was established as an essential micronutrient for the growth of temperate cereal crops. Grain from barley (Hordeum vulgare L. cv `Onda’; containing 40 to 80 nanograms of Ni per gram dry weight) grown in solution culture with negligible Ni concentrations (< 30 nanograms of Ni per liter) exhibited greatly reduced germination rates (i.e. 50% less than grain from Ni-adequate plants) and seedling vigor of the viable grain was greatly depressed. Grain containing less than 30 nanograms per gram dry weight was inviable. Under Ni-deficient conditions, barley plants fail to produce viable grain because of a disruption of the maternal plant’s normal grain-filling and maturation processes that occur following formation of the grain embryo. The observations that (a) barley plants fail to complete their life cycle in the absence of Ni and (b) addition of Ni to the growth medium completely alleviates deficiency symptoms in the maternal plants satisfies the essentiality criteria; thus, Ni should be considered a micronutrient for cereals. Because Ni is required by legumes, and is now established as essential for cereals, we conclude that Ni should be added to the list of micronutrients essential for all higher plant growth.