Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Soils cultivated with grapevines and with a history of cupric fungicide application may accumulate copper, which may be toxic to plants. The ecotoxicological effects of copper (Cu) are a global concern; comparatively there is a lack of information relating phytotoxicity of heavy metals in plants with nutritional efficiency. This work aimed to study the process of stress induced by Cu excess, effect on the mineral nutrients distribution, and to define predictors of Cu toxicity in different tissues of potato genotypes, differing in the efficiency of use and response to phosphorus (P). Plants grown in vineyards soils with different levels of Cu (2.2, 5, 36.3, 67, 95.7, 270.5 and 320.70 mg kg-1) during periods of fall and spring growing season, in a greenhouse. Tissue Cu concentration was dependent on the external Cu level and the higher concentrations were observed in root and stolon tissues and most of absorbed Cu was accumulated in tubers. During the fall growing season, plants pre-classified as not efficient but responsible to P had the highest sensitivity to Cu excess in growth and nutritional terms. These responses included plants without expanded leaves and without tubers production, while genotypes pre-classified as efficient in the use of P were able to expand leaves and to produce tubers in all tested soils. During the fall growing season, there was an increase of malondialdehyde (MDA) concentration in leaves during the plant cycle in all tested soils. In addition, during the spring growing season, the concentrations of MDA and H2O2 were slightly different between the samples. The genotypes pre-classified as efficient and responsive to P showed a greater increase in H2O2 concentration in soils with high Cu, while genotype pre-classified as non-efficient and responsive to P showed a higher increase of H2O2 treatment with deficit P. In general, the enzymes tested, including ascorbate peroxidase, superoxide dismutase and catalase activities were increased with increasing external Cu. However, our results provide evidence that the antioxidant system was not sufficient to prevent biological damage by ROS in high concentrations of Cu, resulting in deleterious effects. Concentrations of P and Cu were highly correlated with Cu toxicity in Cambi soils, while Fe and K were more correlated in Ultisols. In addition, our data suggest the use of medians and apex leaves to investigate toxicity of Cu in potato plants. This study presents evidence of non-competitive uptake of Cu and Fe for the potato plants, and that the P efficiency of use confers greater tolerance to Cu excess. / Solos cultivados com videiras e com longo histórico de aplicação de fungicidas cúpricos tendem a acumular cobre (Cu), podendo este atingir níveis tóxicos às plantas. Os efeitos ecotoxicológicos do Cu são uma preocupação global, entretanto existe uma carência de informações relacionando fitointoxicação por metais pesados com eficiências nutricionais em plantas. Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de estresse induzido por excesso de Cu, efeito na distribuição de nutrientes minerais, bem como definir preditores para toxicidade de Cu em diferentes tecidos vegetais de genótipos de batata, diferindo quanto a eficiência de uso e resposta ao fósforo (P). As plantas foram cultivadas em solos de vinhedos com diferentes níveis de Cu (2,2, 5, 36,3, 67, 95,7, 270,5 e 320,70 mg kg-1) durante os períodos de safra e safrinha em casa de vegetação semi-climatizada. O aumento da concentração de Cu em tecidos de plantas foi dependente da concentração externa de Cu, sendo as concentrações mais elevadas observadas em tecidos da raiz e estolão e maior parte de Cu absorvidofoi acumulado em tubérculos. Durante a safrinha, as plantas pré-classificadas como não eficientes mas responsivas ao P apresentaram a maior sensibilidade ao excesso de Cu em termos de concentração de nutrients e de crescimento. Estas respostas incluíram plantas sem folhas expandidas e sem produção de tubérculos, enquanto genótipos pré-classificados como eficientes no uso de P foram capazes de expandir folhas e produzir tubérculos em todos os solos testados. Durante a safrinha, houve um aumento na concentração de malondialdeído (MDA) nas folhas durante o ciclo da planta em todos os solos testados. Já no período de safra, as concentrações de MDA e H2O2 foram ligeiramente diferentes entre as coletas. Além disso, os genótipos pré-classificados como eficientes e não responsivos ao P apresentaram maior incremento na concentração de H2O2 em solos com alto Cu, enquanto o genótipo pré-classificado como não eficiente e responsivo a P apresentou maior incremento de H2O2 no tratamento com déficit de P. Em geral, as enzimas testadas, incluindo ascorbato peroxidase, superóxido dismutase e catalase, tiveram aumento na atividade com o aumento do Cu externo. Entretanto, nossos resultados fornecem evidências de que o sistema antioxidante não é suficiente para evitar danos biológicos mediados por ROS em altas concentrações de Cu, que resulta em efeitos deletérios. Concentrações de P e Cu apresentaram alta correlação com toxidez de Cu em Cambisolos, enquanto Fe e K foram mais correlacionados em Argisolos. Além disso, os nossos dados sugerem a utilização de folhas apicais e medianas para investigação da toxicidade de Cu em plantas de batata. Este estudo apresenta evidências de absorção não-competitiva de Cu e Fe por plantas de batata; e que a eficiência do uso de P confere maior tolerância ao excesso de Cu.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/4848 |
| Date | 09 March 2012 |
| Creators | Farias, Júlia Gomes |
| Contributors | Nicoloso, Fernando Teixeira, Fett, Janette Palma, Girotto, Eduardo |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Agrobiologia, UFSM, BR, Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200000000006, 400, 500, 500, 500, 500, 3aa5c4d2-4e91-4fa4-a5f4-ffd2a4121ed7, 15da0912-e66b-4a5a-b9b3-faf126308600, 3b1194bf-1caa-4a48-b283-e6883aae404d, 28e1d277-c50d-49e9-a530-cab43e0fa6aa |
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