Substâncias húmicas isoladas de resíduos da indústria da cana-de-açúcar como promotoras de crescimento radicular

Plant growth promoting substances are widely used in modern agriculture. Several products in the market are humic substances isolated from different sources. The filter cake, a residue of sugar production, is a rich and renewable source of organic matter and these characteristics place the filter cake as a possible source of plant growth promoting substances. Humic acids (HA) from filter cake were characterized, and their effects as root growth promoters were evaluated. Chemical features of the HA were evaluated through elemental composition, acidic functional groups, E4/E6 ratio and infrared spectroscopy analyzes. The biological activity of the HA was assessed using root architecture parameters and the P-type H+-ATPase activity. The lateral root development was directly related to the stimulation of plasma membrane ATPase activity. The ability of HA to promote root development indicate that HA from filter cake can be used as environmental plant growth stimulators.Substâncias promotoras do crescimento vegetal são amplamente utilizadas na agricultura moderna. Existem vários produtos no mercado, muitos dos quais são substâncias húmicas isoladas de diferentes fontes. A torta de filtro, um resíduo da produção do açúcar, é uma fonte rica e renovável de matéria orgânica e essas características a tornam uma possível fonte de substâncias promotoras do crescimento vegetal. Ácidos húmicos (AH) da torta de filtro foram caracterizados, e foi avaliado seu efeito como promotor de crescimento radicular. As características químicas dos AH foram avaliadas por meio da composição elementar, grupos funcionais ácidos, relação E4/E6 e espectroscopia de infravermelho. A atividade biológica dos AH foi acessada avaliando-se a arquitetura radicular e a atividade da H+-ATPase de membrana plasmática. O desenvolvimento de raízes laterais foi diretamente relacionado ao estímulo da atividade da H+-ATPase. A habilidade dos AH em promover o desenvolvimento radicular indica que AH extraídos da torta de filtro podem ser utilizados como estimuladores do crescimento de plantas

Plant proton pumps as markers of biostimulant action

A standard protocol to evaluate the effects of biostimulants on plant physiology is still lacking. The proton pumps present in the vacuolar and plasma membranes are the primary agents responsible for the regulation of the electrochemical gradient that energizes the nutrient uptake system and acid growth mechanism of plant cells. In this study, two of these enzymes were characterized as biochemical markers of biostimulant activity. A simple and fast protocol based on the degree of root acidification using a pH sensitive dye and the Micro-Tom tomato as a plant model is proposed as an efficient methodology to prove the efficacy of biostimulants that are claimed to improve nutrient acquisition and root growth. The results agree with the data from more conventional, expensive and time-consuming proton pump assays. A direct correlation was found between plasmalemma proton-adenosine triphosphatase (H+-ATPase) activation and the amount of rhizosphere acidification observed in the bromocresol gel. Moreover, roots of the diageotropica (dgt) Micro-Tom plants, defective in auxin responses, barely acidify bromocresol purple gel even in the presence of indole-3-acetic acid (IAA, 1 μM). The biostimulant TEA (vermicompost water extract, 25 %) enhances proton extrusion by 40 % in wild type (WT) plants, but no effect was induced in dgt plants. These results reinforce the notion that the class of biostimulant known as humic substances stimulates plant proton pumps and promotes root growth by exerting an auxin-like bioactivity and establish the usefulness of an economically and technically feasible assay to certify this kind of biostimulant

Humic acids bioactivity: effects on root development and on the plasma membrane proton pump

A bioatividade de ácidos húmicos (AH) isolados de lodo da estação de tratamento de esgoto (AHL) e de vermicomposto (AHV) foi avaliada pela ação dessas substâncias sobre o transporte de prótons através da membrana plasmática de células de raízes de café e milho e sua relação com o desenvolvimento dessas espécies. Houve estímulo da área superficial radicular em ambas as espécies cultivadas com ambos AH, mostrando uma concentração ótima em torno de 40 mg L-1. Nessa condição, os tratamentos com AHL e AHV estimularam a H+-ATPase de membrana plasmática em plântulas de café e milho. Os AHL foram mais efetivos na promoção desses efeitos do que os AHV. A modificação do perfil cromatográfico dos AH em solução antes e após o cultivo das plântulas revelou que a interação planta-AH promoveu uma redistribuição das massas moleculares dessas substâncias, sugerindo uma dinâmica de mobilização de subunidades funcionais dos AH por exsudatos das raízes. A análise estrutural dos AH detectou a presença de grupamentos de auxina. A análise comparativa da ação desses dois AH sobre as espécies representantes de plantas monocotiledôneas (milho) e dicotiledôneas (café) apontam para a ativação da H+-ATPase de plasmalema como possível marcador metabólico de bioatividade dos ácidos húmicosThe bioactivity of humic acids (HA) isolated from sludge of the station of sewer treatment (HAL) and from vermicompost (HAV) was evaluated through the action of those substances on primary transport of protons of the plasma membrane of coffee and corn root cells and its relationship with the development of those species. A stimulation in the superficial area of roots was observed for both species cultivated with both humic acids, exhibiting an optimum concentration, about 40 mg L-1 of HA. In this condition the treatment with HAL and HAV stimulated the plasma membrane H+-ATPase of corn and coffee roots. HAL were more effective to promote those effects than HAV. The modification of the chromatographic profile of the HA in solution before and after the cultivation of the seedlings revealed that the interaction plant-HA promoted a rearrangement of the average molecular weight of those substances suggesting a dynamic mobilization of bioactive subunits of the HA by plant exudates. The structural analysis of the HA has detected the presence of auxin groups. A comparative analysis of the action of those HA on the monocotyledonous (corn) and dicotyledonous (coffee) plants indicates to the activation of plasmallema H+-ATPase as a possible metabolic marker for bioactivity of humic acids

Estímulo no crescimento e na hidrólise de atp em raízes de alface tratadas com humatos de vermicomposto: ii - efeito da fonte de vermicomposto.

Um dos fatores mais limitantes para a produção de vermicomposto é a disponibilidade de esterco. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da substituição parcial do esterco por bagaço de cana e por resíduos de leguminosa (Gliricidia sepium) na vermicompostagem sobre a qualidade do vermicomposto e sobre a bioatividade dos humatos, avaliadas por meio da análise do crescimento radicular e da atividade das bombas de H+ isoladas de raízes de alface. A substituição do esterco por bagaço de cana e por resíduos de leguminosas não acarretou prejuízo às características químicas dos vermicompostos. No entanto, os humatos isolados dos diferentes vermicompostos apresentaram características químicas distintas,tais como: acidez e propriedades óticas distintas. Os humatos produzidos a partir de esterco de bovino e da mistura esterco bovino + bagaço proporcionaram maiores estímulos no crescimento radicular das plantas de alface, sendo os mais indicados para uso na forma solúvel. A inclusão de resíduos de leguminosas no processo de vermicompostagem produziu humatos sem efeito sobre o desenvolvimento das raízes de alface

Estímulo no crescimento e na hidrólise de ATP em raízes de alface tratadas com humatos de vermicomposto: i - efeito da concentração.

O vermicomposto contém uma concentração elevada de substâncias húmicas e já é bem conhecido o efeito do seu uso sobre as propriedades do solo. No entanto,a ação direta das substâncias húmicas sobre o metabolismo das plantas é menos conhecida. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de humatos extraídos de vermicomposto de esterco de curral com KOH 0,1 mol L-1 sobre o desenvolvimento e metabolismo de ATP em plântulas de alface. Após a germinação, plântulas de alface foram tratadas com os humatos em concentrações que variaram de 0 a 100 mg L-1 de C, durante quinze dias. Foram avaliados o crescimento da raiz e a atividade das bombas de H+ isoladas da fração microssomal do sistema radicular. Foi observado aumento na matéria fresca e seca do sistema radicular, bem como no número de sítios de mitose, raízes emergidas do eixo principal, na área e no comprimento radiculares, com o uso do humato na concentração de 25 mg L-1 de C. Também foi observado, nessa concentração, aumento significativo na hidrólise de ATP pelas bombas de H+, responsáveis pela geração de energia necessária à absorção de íons e pelo crescimento celular