Genotypic influence on the absorption and toxicity of manganese in soybean

A toxidez de Mn pode ser um problema comum nas regiões tropicais com predominância de solos ácidos. Entretanto, variações das concentrações desse nutriente nas plantas têm sido atribuídas também a diferenças inter e intra-específicas. O presente estudo foi desenvolvido em casa de vegetação e teve como objetivo avaliar as causas de tolerância diferencial à toxidez de Mn. Os cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31 foram cultivados em solução nutritiva (pH 5,0) com cinco doses de Mn (2, 100, 150, 200 e 250 µmol L-1). O delineamento experimental foi o de blocos completos ao acaso em esquema fatorial 5 x 3 (cinco doses de Mn e três cultivares), com três repetições. Os cultivares IAC-15 e Santa Rosa exibiram sintomas visuais de toxidez. As concentrações nas folhas associadas ao excesso foram de 1.000 mg kg-1. Entretanto, o IAC-15 apresentou maior produção de grãos e de matéria seca da parte aérea, acompanhado pelo IAC-Foscarin 31 (intermediário) e Santa Rosa (menor produção). O maior comprimento total de raízes, as maiores produções de matéria seca de raízes e o acúmulo de Mn neste tecido, bem como a maior compartimentalização deste nutriente no apoplasto, conferiram ao IAC-Foscarin 31 maior tolerância ao excesso de Mn na solução. Há, pois, indicações de diferenças genotípicas entre os cultivares e de que vários mecanismos atuam conjuntamente na tolerância ao excesso de Mn em solução.Manganese (Mn) toxicity may be a constraint for crop production in acid soils of tropical regions. However, variations of Mn concentrations in plant tissues are also related to the genotypic differences. A greenhouse experiment was carried out to evaluate Mn tolerance of three soybean cultivars [Glycine max (L.) Merrill]. Cultivars Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31 were evaluated under five Mn rates (2, 100, 150, 200, and 250 µmol L-1) in nutrient solution (pH 5.0). The experiment in randomized blocks was a 5 x 3 factorial of five Mn doses and three cultivars, with three replications. IAC-15 and Santa Rosa leaves showed visual symptoms of Mn toxicity. At toxic Mn levels in solution, the average Mn concentration in the leaf blades was close to 1,000 mg kg-1. Nevertheless, grain and dry matter in the aerial parts was higher for IAC-15 than IAC-Foscarin 31 (intermediate yield) and Santa Rosa (lowest yield). The greatest total root length and root dry matter yield, as well as root Mn accumulation and compartmentalization in root apoplast of IAC-Foscarin 31 contributes to explain differences in tolerance to the excess. There are, therefore, indications of genotypic differences among the soybean cultivars and that several mechanisms are involved in the tolerance to high Mn levels.Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)FAPESPCNP

Deficiências de macronutrientes no estado nutricional da mamoneira cultivar Iris

The objectives of this work were to evaluate the effect of macronutrient deficiencies on growth and on nutritional status of castor beans (Ricinus communis L.), and to obtain the symptoms of the lack of N, P, K, Ca, Mg and S. Nutrient solutions containing all macronutrients and those from which one of these elements was omitted were the treatments used. The following determinations were made: chlorophyll (indirectly), nitrate reductase activity, NO3--N, H2PO4--P and K+, both on soluble fractions, and by spot tests. Deficiencies of N, Ca, S and Mg were the most limiting for dry matter production, followed in decreasing order by those of K and P. The highest concentrations of macronutrients were measured in roots and lower leaf blades. Critical levels of N and Ca in the upper leaf blades and of Mg in lower petioles were respectively, 46.7, 13.8, 6.5 g kg-1. Deficiencies affected chlorophyll meter readings. Nitrate reductase activity was correlated with chlorophyll readings. Soluble contents of N, P and K in the leaves were lower in plants deficient in the respective element. The same was found when spot tests were applied on the leaf sap.Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da deficiência dos macronutrientes no crescimento e estado nutricional da mamoneira (Ricinus communis L.) e a obtenção do quadro sintomatológico das deficiências de N, P, K, Ca, Mg e S. Cultivou-se Ricinus communis L. cultivar Iris em solução nutritiva, tendo como tratamentos soluções completa e deficientes em N, P, K, Ca, Mg e S. Foram determinadas a concentração indireta de clorofila, a atividade da redutase do nitrato, os teores solúveis de N (NO3-), P (H2PO4-) e K+ e realizados testes rápidos para N, P e K. As deficiências de N, Ca, S e Mg foram as que mais restringiram a produção de massa de matéria seca, na ordem decrescente: N>Ca>S>Mg>K>P. Os maiores acúmulos de macronutrientes, no tratamento completo, foram observados nas raízes e no limbo das folhas inferiores. As concentrações críticas para N e Ca, ambas no limbo das folhas superiores e, Mg, no pecíolo das inferiores foram, respectivamente, 46,7, 13,8 e 6,5 g kg-1. As deficiências influenciaram as leituras do clorofilômetro. A atividade da redutase do nitrato guardou relação direta com a determinação da clorofila. Os teores de N (NO3-), P (H2PO4-) e K+ foram menores nas folhas deficientes em N, P e K, respectivamente, o mesmo acontecendo quando avaliadas pela análise de toque

Sintomas de deficiência e acúmulo de micronutrientes na mamoneira cultivada em solução nutritiva

Castor bean is a nutrient-demanding species, but there is still little information on its micronutrient requirements. The objectives of this study were to evaluate the effects of levels of B (2.5, 12.5 and 25.0 µmol L-1), Cu (0.05, 0.25 and 0.50 µmol L-1), Mn (0.2, 1.0 and 2.0 µmol L-1) and Zn (0.2, 1.0 and 2.0 µmol L-1) in a nutrient solution on plant B, Cu, Mn and Zn concentrations and uptake, vegetative growth and fruit yield of castor bean "Iris", grown in greenhouse. The experiment was arranged in a completely randomized block design with three replicates. The first deficiency symptoms were observed for B, followed by Zn, Cu and Mn. The main changes in the cell ultrastructure due to lack of B were thickening of the cell walls and middle lamellae, distorted chloroplasts and tightly stacked thylakoids, besides the absence of starch grains. The Mn, Zn and Cu deficiencies led to disruption of chloroplasts, disintegration of thylakoids and absence of amyloplasts. The concentration and uptake of B, Cu, Mn, and Zn in castor bean plants increased with micronutrient supply in the solution. Fruit yield was drastically reduced by B and Mn deficiencies. On the other hand, the dry matter yield of the shoot and root of castor bean plants was not. In the treatment with full nutrient solution, the leaves accumulated 56 and 48 % of the total B and Mn taken up by the plants, respectively, and the seeds and roots 85 and 61 % of the total Cu and Zn taken up, respectively. This shows the high demand of castor bean Iris for B and Mn for fruit yield

Micronutrient deficiency effect on the nutritional status of the castor bean cultivar Iris

Os objetivos deste trabalho foram caracterizar os sintomas visuais de deficiência de micronutrientes e avaliar efeitos desses micronutrientes no estado nutricional da mamoeira. O experimento foi realizado em casa de vegetação utilizando-se solução nutritiva, de fevereiro a junho de 2003. Foram utilizadas plantas de mamoneira (Ricinus communis L.) do híbrido comercial Íris. Os tratamentos foram: completo, omissão de B, omissão de Cu, omissão de Fe, omissão de Mn, omissão de Mo e omissão de Zn. A omissão de B, Fe e Mn resultou em sintomas característicos de deficiência. Os sintomas se desenvolveram primeiramente em plantas deficientes em Fe ou Mn, seguidas das deficientes em boro. A produção de matéria seca foi afetada na seguinte ordem: Fe>Mn>B. Tanto as folhas superiores como as inferiores refletem o estado nutricional da mamoneira em relação a B, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn. O teor de clorofila nas folhas, medido em unidades SPAD, foi influenciado pela omissão dos micronutrientes.The objectives of this work were to characterize the visual symptoms of micronutrient deficiencies, and their effects on nutricional status of castor beans. A greenhouse experiment with nutrient solutions was carried out from February to June, 2003. The commercial hybrid "Iris" was used. Treatments were as follows: complete, minus B, minus Cu, minus Fe, minus Mn, minus Mo, and minus Zn. Symptoms of deficiency were observed in the treatments with omission of B, Fe, and Mn. The symptoms firstly developed when either Fe or Mn was deficient, and they were followed by those deficient in boron. Dry matter yield was affected in the decreasing order: Fe>Mn>B. Both upper and lower leaves reflect the nutritional status of the castor bean with respect to B, Cu, Fe, Mn, Mo and Zn. Leaf chlorophyll, as measured in units SPAD, was influenced by the treatments

Response of greenhouse grown rice plant to sources of micronutrients with different granulometry and solubility

A granulometria e a solubilidade do fertilizante podem resultar em maior ou menor efeito da adubação. O objetivo deste trabalho foi comparar o efeito de um produto comercial granulado e moído de micronutrientes, com uma mistura de igual composição feita com materiais pró-análise. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, utilizando três produtos com micronutrientes e quatro doses de cada mistura (0, 14, 28 e 56 mg dm-3), com quatro repetições. A maior produção de grãos é obtida com a aplicação do produto comercial em pó. A melhor correlação entre os materiais e teor na planta ocorre em razão do zinco.Both granulometry and solubility could affect the response of a crop to fertilizer application. The objective of this work was to compare the effect of a commercial source of micronutrients, in granular and powder form, with a mixture of pro analyse products. A completely randomized design, with three products, four replicates and four rates (0, 14, 28 and 56 mg dm-3 of soil) were used. The highest grain yield was due to the commercial product in powder form. Positive correlation was found between plant Zn and its content in the products

Resposta de duas cultivares de arroz a doses de zinco aplicado como oxissulfato

The objective of this work was to evaluate the effect of doses of Zn oxysulfate in granular and powder forms on two rice cultivars in a Red Latosol (Hapludox). The trial was carried out in a greenhouse in pots with 3 dm3 of soil. Lime, macronutrients and micronutrients except Zn were applied in all pots. Zinc rates were 0, 1, 2, 5 and 10 mg dm-3 of soil. Four mg Zn dm-3 were used as a standard source of this nutrient. A completely randomized design with four replicates was used. Powder oxysulfate in the cultivar IAC 165 and the granular one in IAC 202 resulted grain yields similar to those obtained with Zn sulfate used as standard. There were differences in the Zn concentration in leaves and culms of the cultivars as associated to the higher grain production. IAC 202 was more efficient in the use of Zn for vegetative growth and grain yield. Available soil Zn extracted either by Mehlich 1 or DTPA showed significant correlation with the doses of Zn applied and with the Zn tissue content. There was significant correlation between Zn levels as evaluated by both extracting solutions.O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito de doses de Zn, aplicado como oxissulfato, nas formas granulada e em pó, em duas cultivares de arroz. O experimento foi realizado em casa de vegetação em vasos com 3 dm3 de um Latossolo Vermelho distrófico. Todos os vasos receberam calcário, macronutrientes e micronutrientes, com exceção do zinco. Foram aplicadas as doses de 0, 1, 2, 5 e 10 mg de Zn por dm3 de solo. A dose de 4 mg dm-3 de Zn aplicado como sulfato foi usada como padrão de referência. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com quatro repetições. O oxissulfato em pó na cultivar IAC 165 e granular na IAC 202 possibilitaram produções de grãos semelhantes às obtidas com o sulfato de zinco. Houve diferença nos teores de Zn nas folhas e colmos das duas cultivares associados à maior produção de grãos. A cultivar IAC 202 foi mais eficiente na utilização de Zn no crescimento vegetativo e na produção de grãos. Os teores de Zn extraídos por Mehlich 1 e DTPA correlacionaram-se significativamente com as doses de Zn aplicadas e com os níveis de Zn no tecido vegetal. Houve correlação significativa entre os dois extratores em relação às doses de Zn aplicadas no solo

Alterações na ultra-estrutura de genótipos de soja em resposta ao fornecimento de manganês em solução nutritiva

The deleterious effects of Mn stress on many species have been studied, mainly concerning biochemical, physiological and growth parameters of plants. However, there are few studies relating the anatomical and ultrastructural changes in response to manganese (Mn) nutritional disorders, This study examined the leaf ultrastructure of Mn-inefficient (IAC-15, Santa Rosa) and Mn-efficient (IAC-Foscarin 31) soybean (Glycine max L.) genotypes in response to three rates of Mn (0.5, 2 and 200 µmol L-1) in the nutrient solution. Symptoms of Mn deficiency developed 12 days after transplanting in IAC-15 and Santa Rosa, followed by IAC-Foscarin 31 on the 15th day. Only IAC-15 and Santa Rosa leaves showed symptoms of Mn toxicity. The Mn concentration in leaves ranged from 8.6 (deficiency) to 886.3 mg kg-1 d.w. (toxicity). There were no changes either in stomata length or stomata number per unit of leaf surface. Cytoplasm disorganization was observed in IAC-15 under Mn-excess. In this case, the cytoplasm was amorphous, densely stained and extensively disorganized, with increased vacuolation. Mn effects were not found in mitochondria and nucleus in any of the genotypes tested. Under all Mn concentrations, many lipid globules were observed in the IAC15 chloroplasts. There was an increase in the number of plastids as well as in the size of starch grains within IAC-Foscarin 31 chloroplasts as Mn concentration in the nutrient solution increased. Genotypes had marked differences in the ultrastructure organization, mainly in leaf chloroplasts grown under conditions of both Mn deficiency and toxicity (the most sensitive genotype was IAC-15).Os efeitos negativos provocados tanto pela deficiência quanto pela toxidez de manganês (Mn) no desenvolvimento das plantas têm sido avaliados, considerando-se os aspectos bioquímicos e produtivos da parte aérea, particularmente, onde os sintomas visuais são manifestados. Entretanto, há poucas informações na literatura abordando as alterações anatômicas e de ultra-estrutura, em relação ao suprimento de Mn. Os objetivos do presente estudo foram avaliar os efeitos do fornecimento de três doses de Mn (0,5; 2 e 200 µmol L-1), em solução nutritiva, nas ultra-estruturas de folhas de cultivares de soja Glycine max (L.): Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31, contrastantes quanto à aquisição e ao uso do Mn. Os sintomas visuais de deficiência foram observados primeiramente em Santa Rosa e IAC-15 (ineficientes), os únicos a exibirem sintomas de toxidez. As concentrações de Mn nas folhas com sintomas variaram de 8,6 (deficiência) a 886,3 mg kg-1 (toxidez). Não houve alterações no comprimento e no número de estômatos nos limbos foliares. Em condição de toxidez, constatou-se no IAC-15, citoplasma desorganizado, vacuolado em excesso e denso evidenciando alterações nas membranas dos tilacóides. Não ocorreram alterações ultra-estruturais nas mitocôndrias e no núcleo das células dos três genótipos. Constatou-se presença de glóbulos de lipídios nos cloroplastos do cultivar IAC-15, em todas as condições de fornecimento de Mn. Houve aumento no número de plastídeos e grãos de amido, bem como no tamanho destes no IAC-Foscarin 31 com o suprimento de Mn. Os genótipos, tanto na condição de deficiência quanto de excesso, exibiram distintos graus de organização das ultraestruturas, notadamente, os cloroplastos. O IAC-15 exibiu maiores alterações das ultra-estruturas em função das desordens nutricionais em manganês