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Title in Portuguese: Cinética de absorção e acúmulo de íons em plantas de sorgo submetidas ao estresse salino: regulação mediada pela fonte de nitrogênio
Title: Uptake kinetic and ions accumulation of sorghum plants under salt stress: regulation mediated by nitrogen source
Author: Coelho, Daniel Gomes
Advisor(s): Gomes Filho, Enéas
Keywords: Salinidade
Sorghum bicolor
Constantes cinéticas de absorção
Absorção de íons
Nutrição nitrogenada
Issue Date: 2018
Citation: COELHO, D. G. (2018)
Abstract in Portuguese: O avanço global da salinização dos solos, principalmente em áreas irrigadas, constitui uma ameaça para a sustentabilidade da produção de alimentos. Em estudos anteriores, o fornecimento de NH4+ como única fonte de nitrogênio foi efetivo para melhorar a tolerância ao sal em plantas de sorgo. Assim, no presente trabalho foram testadas as hipóteses de que a tolerância à salinidade das plantas de sorgo nutridas com NH4+ está envolvida com o aumento da absorção de K+, gerando uma homeostase iônica favorável, bem como com uma alta velocidade máxima de absorção e uma eficiente assimilação do NH4+ em compostos orgânicos nitrogenados. Para testar tais hipóteses, plantas de sorgo foram cultivadas em solução nutritiva de Hoagland modificada, contendo NO3− ou NH4+ como fonte inorgânica de N, na ausência ou presença de estresse salino (NaCl a 75 mM). Após 1 e 10 dias de exposição ao NaCl, seis plantas de cada tratamento foram analisadas. Após 1 dia de imposição do estresse salino, a absorção de K+ e suas constantes cinéticas (Vmax e Km) foram maiores nas plantas cultivadas com NO3−, em comparação àquelas nutridas com NH4+. Após 10 dias sob estresse salino, as plantas cultivadas com NH4+ apresentaram maior conteúdo de K+ e menor conteúdo de Na+, nas raízes e na parte aérea, e, com isso, apresentaram maior relação K+/Na+. A absorção de NH4+, em condição de estresse, apresentou maiores valores de Vmax e maior afinidade (menor Km), comparada à de NO3−. As plantas de sorgo nutridas com NO3− e submetidas ao estresse salino acumularam altas quantidades de amônio na parte aérea, enquanto que, nas plantas cultivadas com NH4+, este foi assimilado nas raízes e uma pequena parte foi carregada no xilema e transportada para os tecidos da parte aérea. Os conteúdos de N-total e de aminoácidos foram maiores na parte aérea de plantas cultivadas com NH4+, principalmente aos 10 dias na presença de NaCl. Dessa forma, foi constatado que o alto valor de Vmax para o NH4+, bem como sua maior assimilação em aminoácidos e a melhor distribuição do amônio nos tecidos é fundamental para a redução dos efeitos deletérios da salinidade em plantas de sorgo suplementadas com este íon. A hipótese de que o NH4+ no meio de crescimento melhora a absorção de K+ em condição de estresse salino foi refutada. No entanto, foi possível inferir que a manutenção de uma maior relação K+/Na+ nas plantas nutridas com NH4+, quando comparada com as nutridas com NO3−, se deve à redução do efluxo de K+. Os resultados reforçam as evidências que a nutrição com NH4+ é uma alternativa promissora para atenuar os efeitos nocivos do estresse salino em plantas de sorgo.
Abstract: The global increase in soil salinization, mainly in irrigated areas, constitutes a threat to sustainability of food production. In previous studies, NH4+-supply as the sole nitrogen source was an effective approach to generate salt tolerance in sorghum plants. In this work, the hypotheses were that NH4+-induced salt tolerance in sorghum plants has been related to the increase of K+ uptake, generating a favorable ionic homeostasis, as well as a high maximum uptake rate and an efficient assimilation of NH4+ in organic nitrogen compounds. In order to investigate these hypotheses, sorghum plants were grown in modified Hoagland’s nutrient solution containing NO3− or NH4+ as an inorganic source of N, in the absence or presence of saline stress (75 mM NaCl). After 1 and 10 days of exposure to NaCl, six plants of each treatment were analyzed. After 1 day of salt exposure, K+ uptake and its kinetic constants (Vmax and Km) were higher in NO3−-fed plants, compared to those fed with NH4+. After 10 days of salt stress, NH4+-grown plants showed higher K+ content and lower Na+ content in shoot and roots, and thereby higher K+/Na+ ratio. NH4+ uptake, under salinity, showed higher values of Vmax and higher affinity (lower Km), compared to that of NO3−. NO3−-grown stressed plants accumulated high amounts of ammonium in the shoot, whereas in NH4+-fed plants, this was assimilated in the roots and a small part was loaded in the xylem and transported to shoot. N-total and free amino acids contents were higher in shoot of NH4+-fed plants, mainly at 10 days, in presence of NaCl. Therefore, it was found that the high Vmax value of NH4+ as well as high assimilation into organic compounds and the better distribution of ammonium in tissues is fundamental for the reduction of deleterious effects of salinity in sorghum plants. The hypothesis that NH4+ improves K+ uptake of sorghum plants under salt stress condition was refuted. However, it was possible to infer that the maintenance of the higher K+/ Na+ ratio in NH4+-grown plants, when compared to NO3−, is due to the reduction of K+ efflux. The results reinforce the evidences that NH4+ nutrition as a promising alternative to attenuate the harmful effects of salt stress in sorghum plants.
Description: COELHO, Daniel Gomes. Cinética de absorção e acúmulo de íons em plantas de sorgo submetidas ao estresse salino: regulação mediada pela fonte de nitrogênio. 2018. 64 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31415
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