Enquanto a toxidez de manganês (Mn) pode ser um problema comum nas regiões tropicais com predominância de solos ácidos, a deficiência deste nutriente, relatada em diversas espécies vegetais, tem sido atribuída principalmente ao uso excessivo de calcário. O estudo foi desenvolvido em casa-de-vegetação e teve como objetivo avaliar as causas de maior tolerância à toxidez de manganês e susceptibilidade à deficiência. Os cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31 foram desenvolvidos em solução nutritiva (pH 4,97) com cinco níveis de Mn (0,5; 1,0; 2,0; 4,0 e 10,0 µmol/L), nos experimentos de eficiência de absorção e de uso (experimento 1), enquanto que para o estudo de tolerância ao excesso (experimento 2), as doses foram de 2,0; 100,0; 150,0; 200,0 e 250,0 µmol/L. Para as observações de anatomia e ultraestrutura (experimento 3), foram utilizadas três concentrações de Mn na solução nutritiva: 0,5; 2,0 (controle) e 200,0 µmol/L. O delineamento estatístico foi o de blocos completos ao acaso em esquema fatorial 5x3 (cinco doses de Mn e três cultivares), com três repetições. No experimento 1, os sintomas visuais de deficiência manifestaram-se, nos três cultivares, a partir do décimo dia após o início dos tratamentos, no estádio V3. Na condição do fornecimento das duas mais baixas doses, tanto as folhas inferiores quanto as superiores exibiram os sintomas de carência. As faixas de valores de concentração de Mn no tecido associadas à deficiência variaram entre 9 a 16 mg/kg nas folhas superiores e entre 15 a 26 mg/kg nas folhas inferiores. Ocorreu interação significativa entre as doses de Mn e os cultivares de soja para as produções de massa seca da parte aérea, de raízes e total. Para a produção de grãos e pericarpos constatou-se significância para as doses de Mn somente para IAC-15 e Santa Rosa. O cultivar IAC-Foscarin 31 não apresentou resposta às doses de Mn fornecidas, porém, mostrou-se eficiente na utilização de Mn para a produção de grãos. Os índices de eficiência de produção de grãos (IEP) calculados para IAC-Foscarin 31 (Mn-eficiente IEP>1,0), IAC-15 e Santa Rosa (Mn-pouco eficiente 0,5<IEP<1,0) foram, respectivamente, de 1,41; 0,78 e 0,66. Apesar do menor comprimento e superfície total de raízes produzidos pelo cultivar IAC-Foscarin 31, na condição de baixo suprimento de Mn, o acúmulo de Mn nas raízes, nos grãos e nas plantas foi superior ao dos demais cultivares. Os cultivares apresentaram comportamentos distintos na absorção de Mn, sendo o IAC-Foscarin 31 o mais eficiente na absorção (maior Vmax e menores valores de Km e Cmin) e o Santa Rosa o menos eficiente (menor valor de Vmax e maiores valores de Km e Cmin). No experimento 2, os cultivares IAC-15 e Santa Rosa exibiram sintomas visuais de toxidez de Mn. Os teores de Mn nas folhas associados ao excesso foram de 1.000,0 mg/kg. Entretanto, o IAC-15 apresentou maior produção de grãos e de massa seca da parte aérea, acompanhado pelo IAC-Foscarin 31 (intermediário) e o Santa Rosa (menor produção). O maior comprimento total de raízes, as maiores produções de massa seca de raízes e acúmulo de Mn neste tecido conferiram ao IAC-Foscarin 31 maior tolerância ao excesso de Mn na solução. A taxa de crescimento absoluto do sistema radicular, no início do desenvolvimento das plantas, pode conferir maior eficiência de absorção e maior tolerância ao excesso do elemento. As quantidades de Mn absorvidas no simplasto e apoplasto variaram entre os cultivares. A organização das células do mesófilo foliar (células parenquimáticas), do córtex radicular e das ultraestruturas celulares, como os cloroplastos, grãos de amido e glóbulos de lipídios é afetada pelas desordens nutricionais em Mn, principalmente, no cultivar IAC-15 e Santa Rosa. Há evidencias nas diferenças genotípicas entre os cultivares e que vários mecanismos atuam conjuntamente tanto na eficiência de absorção do Mn, em condição de baixa disponibilidade no substrato, quanto na capacidade de tolerar níveis excessivos do metal. / Manganese (Mn) toxicity may be a major constraint for crop production in acid soils of tropical countries. Nevertheless, deficiency has been recognized as a worldwide nutritional disorder frequently related to excessive lime. A greenhouse experiment was carried out with the objective of evaluating the efficiency of uptake of manganese and use in three-soybean cultivars [Glycine max (L.) Merrill] as well as their tolerance to manganese excess. Cultivars (Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31) were evaluated under five rates of Mn (0.5; 1.0; 2.0; 4.0 and 10.0 µmol/L) in the nutrient solution (pH = 4.97) with respect to efficiency of uptake and of use. Other experiment was carried out with the objective of evaluating tolerance to manganese in the same cultivars when grown at five doses (2.0; 100.0; 150.0; 200.0 and 250.0 µmol/L). For anatomical and ultrastructures studies the Mn doses tested were 0.5; 2.0 (control) and 200.0 µmol/L. The experimental design was a 5x3 factorial of five Mn doses and three cultivars, set in a randomized block, with three replications. In experiment 1, visual symptoms of Mn deficiency (in both upper and lower leaves at the two lowest rates), started at the 10th day after transplanting of the three cultivars, at the V3 vegetative growth stage. The average of Mn concentration in the deficient upper leaves was close to 9 to 16 mg/kg, ranging from 15 to 26 mg/kg in the lower ones. Results showed significant interaction of Mn rates and cultivars with the dry matter of the tops, roots and total. Mn rates promoted increase in grain and pericarps yield only on IAC-15 and Santa Rosa cultivars. IAC-Foscarin 31 did not show grain yield responses to Mn supply. However, the indices (grain yield efficiency index) calculated for IAC-Foscarin 31, IAC-15 and Santa Rosa were, respectively, of 1.41; 0.78 and 0.66. They were therefore classified as Mn-Efficient (IEP>1.0) and of Mn-intermediate efficiency use (0.5<IEP<1.0). Although IAC-Foscarin 31 presented the lowest total root length and total root surface of the three cultivars even at low Mn doses, it had higher amount of Mn in roots, grains and whole plant than the other cultivars. The cultivars had distinct behavior in absorption of Mn. IAC-Foscarin 31 was more efficient. It showed higher Vmax and lower Km and Cmin than Santa Rosa and IAC-15. In experiment 2, IAC-15 and Santa Rosa leaves showed visual symptoms of Mn toxicity. The average Mn concentration in these leaf blades was close to 1,000.0 mg/kg. Nevertheless, IAC-15 had grain and dry matter in tops higher than IAC-Foscarin 31 (intermediate yield) and Santa Rosa. The highest total root length and root dry matter yield as well as root Mn content in IAC-Foscarin 31 contributes to explain differences in tolerance to Mn excess. The root absolute growth rate, at beginning of vegetative growth, may confer Mn uptake efficiency and tolerance as well. Total, symplastic and apoplastic Mn absorption varied among the three soybean genotypes. The effects of manganese deficiency and toxicity on the morphology of the roots (cortex, stele and vascular cylinder) and leaves (mesophyll tissues) and ultrastructure, like chloroplasts and its starch grains and lipid globules showed distinct degrees for the cultivars, being IAC-15 and Santa Rosa more affected. There are clear evidences of genotypics differences among the cultivars and that joint mechanisms are involved in the efficiency of absorption of low Mn, in the substrate, as well as in the tolerance to high levels.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-18042007-215606 |
| Date | 28 February 2007 |
| Creators | José Lavres Junior |
| Contributors | Euripedes Malavolta, Cassio Hamilton Abreu Junior, Oscar Fontão de Lima Filho, Fábio Alvares de Oliveira, Godofredo Cesar Vitti |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências (Energia Nuclear na Agricultura), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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