ABSORÇÃO DE NITRATO POR DUAS VARIEDADES DE ARROZ

September 8, 2017 | Autor: Gean Carlos | Categoria: Nitrogen, Nitrogen Uptake, Nitrate Uptake
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BUCHER, C. A., et al.

ABSORÇÃO DE NITRATO POR DUAS VARIEDADES DE ARROZ

CARLOS ALBERTO BUCHER1 GEAN CARLOS SILVA MATIAS2 DIOGO MENDES DE PAIVA1 SONIA REGINA DE SOUZA3 MANLIO SILVESTRE FERNANDES4 1234-

Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/CNPq/UFRuralRJ, Discente do Curso de Agronomia Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/FAPERJ/UFRuralRJ, Discente do Curso de Agronomia Professor do Departamento de Quimica da UFRuralRJ Professor do Departamento de Solos da UFRuralRJ

RESUMO: BUCHER, C.A.; MATIAS, G.C.S.; PAIVA, D.M. de; SOUZA, S. R. de; FERNANDES, M.S. Absorção de nitrato por duas variedades de arroz. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v.24, n.1, p. 25-30, jan.- jun., 2004. Com o objetivo de se estudar o efeito da atividade das H+ -ATPases sobre a absorção de nitrato, duas variedade de arroz foram submetidas a dois niveis de nitrato, na presença ou não de ANA (ácido naftalenoacético) e vanadato. Não houve diferenças na efluxo de prótons nas primeiras seis horas. A inibição das H+-ATPases por vanadato reduziu a absorção de nitrato. A adição de ANA na dose aplicada não aumentou a absorção de nitrato, sendo necessário estudar níveis mais adequados para indução da absorção. As variedades estudadas comportaram-se de maneira diferenciada e foram capazes de absorver nitrato a baixíssimas concentrações. Palavras chave: nitrogênio, arroz, variedades tradicionais, H +-ATPases. ABSTRACT: BUCHER, C.A.; MATIAS, G.C.S. ; PAIVA, D.M. de; SOUZA, S. R. de; FERNANDES, M.S. Nitrogen uptake in two rice varieties. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Vida, Seropédica, RJ: EDUR, v.24, n.1, p. 25-30, jan.- jun., 2004. The effects of H+-ATPase in the nitrate uptake were studied in two cultivars of rice, and in two levels of NO3-, with or without NNA (naphthaleneacetic acid) and vanadat. No differences in efflux of protons was found in the first six hours. The inhibition of H+-ATPase by vanadat results in a low nitrate uptake. No increase in NO 3- was observed in NNA treatment being necessary to study a better level of NNA to induce ion uptake. The cultivars studied showed differenced behaviors and to be able to uptake nitrate in low concentration. Key words: nitrogen, rice, landrace, H+ -ATPase.

INTRODUÇÃO Nos últimos anos tem-se procurado plantas capazes de absorver e usar eficientemente nutrientes, principalmente nitrogênio. Estas características tem sido encontradas em variedades tradicionais de arroz adaptadas a condições de baixa fertilidade do solo. Dentre os mecanismos de absorção de íons, a extrusão de prótons mediadas pelas H+-ATPases para geração de gradientes através da plasmalema necessários à absorção tem recebido especial atenção. Quaggiotti et al. (2003) observaram um aumento da expressão de transportadores de alta afinidade para nitrato

em plantas de milho adaptadas a baixas concentrações de nitrato no meio externo, quando supridas com baixas concentrações de nitrato, no entanto levantaram a hipótese de que o env olv imento de outros transportadores estariam ligados a maior eficiência na absorção e que a transcrição de genes de H +-ATPases estariam envolvidos na eficiência dos transportadores de alta afinidade induzidos. Santi et al. (2003) observaram que o aumento do influxo de nitrato coincidia com o aumento na transcrição e na atividade das H+-ATPases. Em trabalhos recentes têm sido observado o efeito de substâncias presentes no solo sobre a atividade das H+-ATPases, Façanha

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Absorção de nitrato...

et al. 2000 verificaram a indução das H+ATPases por ácidos húmicos, além disso, vários trabalhos tem relatado a similaridade entre ácidos húmicos e auxinas. Dobbelaere et al. (2003) atribuem o maior desenvolvimento das plantas associadas a microrganismos, à produção de promotores de crescimento por bactérias diazotróficas e não à fixação biológica de nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi estudar a absorção de nitrato por variedades de arroz cultivadas em dois níveis de nitrato na presença ou não de ANA(auxina)(estimula a H+-ATPase) e vanadato (inibe a H +ATPases).

ao meio de cultivo. A auxina (ácido naftalenoacético (ANA)) foi aplicada em concentração de 12 mM e o vanadato foi aplicado separadamente em uma concentração de 500 mM na solução nutritiva. Após a aplicação dos tratamentos foi feita observação da variação do pH durante um período de 26 horas e calculado o efluxo de prótons baseado em que pH x= 10-x mol H+/L e no mesmo instante foi coletado 1,5 mL de soluçãonutritiva para determinação de nitrato. O influxo NO3- foi determinado dividindo a diferença de nitrato absorvido no decorrer do tempo pela massa seca da raiz.

MATERIAL E MÉTODOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O experimento foi conduzido em casa de vegetação, no Departamento de Solos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, KM 47, Seropédica, RJ. Sementes foram colocadas para germinar em gazes umidecidas. Cinco dias após a germinação, as plântulas foram selecionadas quanto à uniformidade e transplantadas para vasos de 0,45 litros contendo solução nutritiva de pH 6.0 ± 0.1, a 1/4 de f orça iônica (HOAGLAND, 1955), contendo em cada vaso oito plantas. Após cinco dias, as plântulas foram novamente transplantadas para uma solução de crescimento 1/2 força iônica, esse procedimento foi feito para evitar choque salino (FURLANI e FURLANI, 1988). As plantas permaneceram sob essas condições, em casa de vegetação, até 25 dias após a emergência.Em plantas de arroz de 25 dias de idade foram feitos os estudos dos efeitos da extrusão de prótons sobre a absorção de N. Foram utilizadas duas variedades de arroz (IAC-47, melhorada e Piauí, tradicional) que já mostraram comportamento diferenciado em estudos anteriores e os tratamentos utilizados foram 2 doses de nitrogênio: 0.23 mM e 2,07 mM de nitrato. A auxina e o vanadato foram aplicados em plantas com 25 dias de idade adicionados

Segundo Glass et al. (1992) a absorção de nitrato pelas plantas ocorre via simporte, em co-transporte com prótons em uma relação de 2H+: 1NO3-. Como conseqüência desse processo ocorre uma alcalinização do meio externo. Este efeito pode ser visto nas Figuras 1 e 2, onde o pH da solução esta representado em milimoles de H+. Como mostram as figuras 1 e 2, pode-se observar que a concentração de prótons da solução diminui com o passar do tempo. O mesmo comportamento pode ser verificado para a concentração e nitrato na solução, no entanto não houve diferenças na concentração de prótons entre os tratamentos nas primeiras seis horas após o inicio do experimento. Após este período cada tratamento apresentou uma resposta diferenciada da concentração de H + na solução (Figuras 1 e 2). Nos tratamentos em que as plantas foram submetidas a 2,07 mmoles L-1 de NNO3- observa-se que, na variedade Piauí, o influxo de prótons se estabiliza após as seis primeiras horas no tratamento controle, enquanto que no tratamento contendo ANA o influxo de H+ continua a ocorrer sendo maior que o controle e o tratamento com vanadato. Na variedade IAC-47 o influxo de prótons no tratamento com ANA foi menor

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3,5 PIAUÍ

3,0 2,5 2,0 1,5 mmoles H+ L-1

1,0 0,5 0,0 IAC-47

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0

CONTROLE ANA VANADATO

0,5 0,0 0

5

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Tempo (Horas)

Figura 1. Concentração de prótons (mmoles H +L-1) na solução nutritiva, no tratamento de 0,23 mM de NO3-.

3,5 PIAUÍ

3,0 2,5 2,0 1,5 mmoles H+ L-1

1,0 0,5 0,0 IAC-47

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0

CONTROLE ANA VANADATO

0,5 0,0 0

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Tempo (Horas)

Figura 2. Concentração de prótons (mmoles H+L-1) na solução nutritiva, no tratamento de 2,07 mM de NO3-.

do que no controle, parece que a esta concentração de ANA ou inibiu o influxo ou induziu a extrusão de H+. Nas plantas que receberam 0,23 mmoles L-1 de N-NO3- não há diferenças na extrusão de prótons até 17 horas após o inicio do experimento, a partir deste momento, na variedade Piauí, o influxo de prótons no tratamento com ANA cessou enquanto que nos tratamentos controle e vanadato continuou a ocorrer. Já na variedade IAC-47 ocorre apenas uma pequena diferença entre a sexta e a décima sétima hora após o inicio do experimento, após este intervalo as concentrações de H+ se igualam entre os tratamentos. Essas diferenças podem estar ocorrendo devido à absorção diferenciada de íons ou então pela expressão e/ou atividade de transportadores ou bombas de prótons causada pelo efeito do ANA. Substâncias presentes no solo como ácidos húmicos podem estimular síntese ou um aumento atividade de H+-ATPases criando uma maior acidificação da rizosfera resultando em gradientes que favorecendo a absorção de íons (OKOROKOVA-FAÇANHA & FAÇANHA, 2001), assim como os promotores de crescimento produzidos por bactérias diazotroficas (DOBBELAERE et al. 2003). Segundo Mengel (1985), a extrusão de H+ pode ocorrer independente da absorção de íons. Desse modo a absorção de cálcio ou o cessamento ou redução da absorção de nitrato poderia promover um acúmulo de prótons no meio externo. No entanto, o elevado influxo de prótons nas ultimas horas do experimento pode ser resultado da absorção de nitrato por transportadores com maior afinidade expressos nessas condições na variedade Piauí, visto que esta variedade é adaptada a condições de baixa disponibilidade de nitrogênio no solo. Nas Figuras 3 e 4, pode-se observar que as duas variedades são capazes de absorver nitrato quando este se encontra em baixas concentrações no meio externo. O

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baixas concentrações na solução nutritiva. No entanto, na variedade IAC-47, o ANA teve efeito negativo na absorção de nitrato, sugerindo que esta concentração de auxina está em nível elevado causando inibição, porém para a variedade Piauí não se observou nenhum efeito do ANA na absorção de nitrato, assim, pode ser sugerido que essas v ariedades são adaptadas a ambientes diversos, respondendo de forma diferenciada a fatores ambientais como características do solo. O vanadato teve efeito sobre a absorção de nitrato nos dois níveis, sendo que o maior efeito inibidor ocorreu no nível mais alto de nitrato, enquanto que, quando a baixo nível de nitrato na solução este efeito não foi muito expressivo, provavelmente no pH da solução externa neste momento, o pH ou o gradiente de prótons através da plasmalema foi favorável a absorção de nitrato.

0,25 PIAUI

ANA CONTROLE VANADATO

0,20 0,15 0,10 mmoles NO3- L-1

aumento da transcrição de genes de transportadores de alta afinidade (LATS) envolvido neste processo foi observado em plantas de milho submetidas a baixas concentrações de nitrato (SANTI et al. 2003; QUAGGIOTTI et al.2003), porem esta indução só tem sido observada depois de 3 a 4 horas de exposição, desse modo, essa rápida absorção de nitrato nas duas primeiras horas provavelmente ocorreu via um transportador de alta af inidade constitutivo. No trópico úmido o nitrato se acumula na superfície do solo nas épocas de estiagem e com a chegada da chuva este é lixiv iado permanecendo no solo em concentrações mínimas, praticamente traços, condições nas quais é desenvolvida a agricultura sem, adição de fertilizantes. No entanto, o aumento da umidade do solo pode favorecer a atividade microbiana que poderia produzir substâncias com ação hormonal induzindo o crescimento radicular ou estimulando a transcrição de transportadores aumentando a absorção de nutrientes. Em arabidopsis a exposição a auxina causou, em meia hora após o tratamento,um aumento em 50% na transcrição de um transportador de nitrato, AtNRT1.1 (CHL1) (GUO et al., 2002). Este é um transportador de dupla afinidade e que portanto pode operar em dois níveis de concentração, sendo na faixa de alta e de baixa afinidade, este é expresso em regiões em desenvolvimento de raízes e folhas. Okorokova-Façanha e Façanha (2001) observaram que ácidos húmicos induziram o desenvolvimento de raízes secundarias e aumentaram o numero de H+- ATPases. Entretanto, o tratamento com auxina aparentemente não apresentou efeito positivo na depleção de nitrato tanto para variedade quanto para concentração de nitrato (Figura 2 e 3). Observa-se, na variedade IAC-47 a 0,23 mM de nitrato (Figura 3), uma maior depleção do nitrato nas duas primeiras horas do experimento, mostrando que há diferenças entre essas variedades quanto à absorção de nitrato a

Absorção de nitrato...

0,05 0,00 IAC-47

0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0

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TEMPO (HORAS)

Figura 3. Depleção de nitrato na solução nutritiva, no tratamento de 0,23 mM.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

2,5 PIAUI

2,0 1,5

mmoles NO3- L-1

1,0

ANA CONTROLE VANADATO

0,5 0,0

DOBBELAERE, S.; VANDERLEYDEN, AND OKON, Y. Plant growth-promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere. Crit. Rev. Plant Sci. 22(2): 107-149, 2003.

IAC-47

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0

5

10

15

CATALDO, D. A.; HARRON, M.; SCHRADER, L. E.; YOUNGS, V. L Rapid colorimétric determination of nitrate in plant tissue by nitratiom of salicylic ácid. Commun. In Soil Sci. And Plant Anal. 6(1): 71:80, 1975.

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TEMPO (HORAS)

Figura 4. Depleção de nitrato na solução nutritiva, no tratamento de 2,07 mM.

CONCLUSÃO As variedades responderam de maneira diferenciada na absorção de nitrato quando expostas a ANA, no entanto, a concentração de ANA usada não aumentou a velocidade de depleção de nitrato na solução. É necessário estudar os níveis mais adequados de ANA para essas plantas.A inibição das H+-ATPases pelo vanadato teve maior ef eito no nív el mais alto de concentração de nitrato. Nessas condições pode-se observa que ambas as variedades são capazes de absorver nitrato mesmo em baixíssimas concentrações no meio externo.

FURLANI, A. M. C.; FURLANI, P. R. (1988) Composição e pH de soluções nutritivas para estudos fisiológicos e seleção de plantas em condições nutricionais adversas. Boletim Técnico nº 121, Campinas-IAC, SP. GLASS, A. D. M.; SHAFF, J. E.; KOCHIAN, L. V. Studies of uptake of nitrate in barley. Plant Physiology, v.99,p.456-463,1992. GUO, F-Q.; WANG, R.; CRAWFORD, N. M. 2002. The dual affinity nitrate transporter gene AtNRT1.1 (CHL1) is regulated by auxin in both shoots and roots. J. Exp. Bot. 53 (370): 835-844. HOAGLAND, D. R. AND ARNON, D. I. The water-culture method for growing plants without soil. Calif. Agric. Exp. Stn. Bull. 347:1-32. MENGEL, k. & SCHUBERT, S. Active extrusion of protons into deionized water roots of intact maize. Plant Physiol. 1985, 79: 344-348 OKOROKOVA-FAÇANHA, A. L. AND FAÇANHA, A. R. Humic acids isolated from earthworm compost enhance root elongation, lateral root emergence, and plasma membrane H+-ATPase activity in maize roots. Plant Physiol. 130[4], 195157. 2002.

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QUAGGIOTTI, S., RUPERTI, B., BORSA, P., DESTRO, T. AND MALAGOLI, M. Expression of a putative high-affiniity NO3transporter and of an H+-ATPase in relation to whole plant nitrate transport physiology in two maize genotypes differently responsive to low nitrogen availability. J Exp Bot., 54, 384, pp. 1023±1031, 2003 SANTI S, LOCCI G, MONTE R, PINTON R AND VARANINI Z. Induction of nitrate uptake in maize roots: expression of a putative high-affinit nitrate transporter and plasma membrane H+-ATPase isoforms. J. Exp. Bot., 54 (389), pp. 1851-1864, 2003.

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