Characteristics of the root system in two Brazilian upland rice varieties which exhibit contrasting behavior towards drought tolerance / Características radiculares de duas variedades brasileiras de arroz de terras altas contrastantes quanto à tolerância ao estresse hídrico

Root system architecture plays a fundamental role in the adaptation of rice to environments subjected to abiotic stresses. This study aimed to characterize the root architecture and morphology of two Brazilian upland rice varieties which display contrasting behavior towards drought tolerance: the tolerant Catetão and susceptible Mira varieties. Two experiments were carried out under greenhouse and growth chamber conditions. The experimental design was completely randomized in a 2 × 2 factorial scheme (varieties × drought stress conditions) with four replicates. Rice varieties were subjected to control and drought conditions for 14 days. Drought stress was applied either by withholding water until the desirable soil tension was achieved or by addition of 20% polyethylene glycol 6000 (PEG) to the nutritive solution. After harvest, the dry weight, root architecture, as well as physiological and root features were assessed. Under drought stress, a higher root biomass was recorded in Catetão compared to Mira. A higher ratio of deep rooting (RDR) was observed for Catetão, while Mira remained stable in response to drought stress. The evaluated physiological features showed that the Catetão variety is less likely to compromise membrane integrity and lipid peroxidation during drought stress. Moreover, analyzed root features exhibited a significant increase in lateral root emission and root density for Catetão in response to drought treatment, which may be considered an important feature when selecting for superior genotypes.(AU)

A arquitetura do sistema radicular exibe um papel fundamental na adaptação do arroz a ambientes sujeitos a estresses abióticos. Por esta razão, este estudo teve como objetivo caracterizar a arquitetura do sistema radicular e sua morfologia em duas variedades de arroz brasileiras de sequeiro contrastantes quanto à tolerância ao estresse hídrico, Catetão (tolerante) e Mira (suscetível). Foram realizados dois experimentos, o primeiro em casa de vegetação e o segundo em câmara de crescimento. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições em um esquema fatorial 2 x 2 (variedades x condições de estresse hídrico). As variedades de arroz foram submetidas a condições controle e estresse hídrico durante 14 dias. O estresse hídrico foi aplicado ao reduzir a lâmina dágua a tensão desejada no solo ou com a utilização de 20% de polietilenoglicol 6000 (PEG) na solução nutritiva. A massa seca, arquitetura do sistema radicular, características fisiológicas e características radiculares foram determinadas após a colheita. A variedade Catetão mostrou maior biomassa radicular comparada a Mira quando submetida ao estresse hídrico. Foi observado maior taxa de raízes profundas (RDR) na Catetão, enquanto a Mira permaneceu estável em resposta ao estresse hídrico. As características fisiológicas avaliadas mostraram que a variedade Catetão está menos sujeita a danos a integridade da membrana e peroxidação de lipídeos durante o estresse hídrico. Além disso, as características radiculares analisadas mostraram que a variedade Catetão apresentou um aumento significativo na emissão de raízes laterais e densidade radicular em resposta ao estresse hídrico, o que pode ser considerado como uma importante característica a ser selecionada em genótipos superiores.(AU)

Contribution of dark septate fungi to the nutrient uptake and growth of rice plants

The use of dark septate fungi (DSE) to promote plant growth can be beneficial to agriculture, and these organisms are important allies in the search for sustainable agriculture practices. This study investigates the contribution of dark septate fungi to the absorption of nutrients by rice plants and their ensuing growth. Four dark septate fungi isolates that were identified by Internal transcribed spacer phylogeny were inoculated in rice seeds (Cv. Piauí). The resulting root colonization was estimated and the kinetic parameters Vmax and Km were calculated from the nitrate contents of the nutrient solution. The macronutrient levels in the shoots, and the NO3--N, NH4+-N, free amino-N and soluble sugars in the roots, sheathes and leaves were measured. The rice roots were significantly colonized by all of the fungi, but in particular, isolate A103 increased the fresh and dry biomass of the shoots and the number of tillers per plant, amino-N, and soluble sugars as well as the N, P, K, Mg and S contents in comparison with the control treatment. When inoculated with isolates A103 and A101, the plants presented lower Km values, indicating affinity increases for NO3--N absorption. Therefore, the A103 Pleosporales fungus presented the highest potential for the promotion of rice plant growth, increasing the tillering and nutrients uptake, especially N (due to an enhanced affinity for N uptake) and P.(AU)

Phosphorus uptake kinetics and nitrogen fractions in maize grown in nutrient solutions / Cinética de absorção de fósforo e frações nitrogenadas em milho cultivado em solução nutritiva

The analysis of ion uptake kinetics is the key experimental procedure for determining the uptake efficiency of different species and varieties. The principal goal of this study was to evaluate phosphorus (P) uptake and its effect on nitrogen (N) metabolism in two maize varieties (Sol da Manhã and Eldorado) and one improved maize cultivar (AG 122®) exposed to a resupply of 10 or 100 μM of P following a period of P deprivation. The experiment was based on a completely randomized design with four replicates, with treatments arranged in a 3x2 factorial scheme consisting of three genotypes and two P doses. The treatments were applied at 16 days after germination (DAG), and samples of nutrient solution were collected over time to estimate the kinetics of P uptake (Vmax, KM and Cmin). At the end of the experiment, a portion of the total fresh weight was stored to determine N fractions and soluble sugars. Under the experimental conditions, the AG 122® cultivar showed the lowest KM and Cmin values for both P doses, indicating a higher uptake efficiency for these plants. In contrast, the Eldorado and Sol da Manhã varieties showed the highest Vmax values. An absence of P from the nutrient solution for one day, followed by the addition of 10 μM of P for the same period, did not result in alterations in N metabolism in any of the genotypes. However, it was observed that the Sol da Manhã and Eldorado varieties concentrated their NO3--N metabolism in their roots, whereas the AG 122® cultivar concentrated its NO3--N metabolism in its shoots.(AU)

A análise das variáveis cinéticas de absorção de íons é o principal procedimento experimental para a diferenciação da eficiência de absorção entre espécies e variedades. Baseado nisso, o objetivo desse trabalho foi avaliar a absorção de fósforo (P) e o seu efeito no metabolismo de nitrogênio (N) em variedades (Sol da Manhã e Eldorado) e cultivar (AG 122®) de milho (Zea mays L.) submetidos ao ressuprimento com 10 e 100 μM de P. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em esquema fatorial 3x2, sendo três genótipos e dois níveis de P. Aos 16 dias após a germinação (DAG) foram aplicados os tratamentos e procedeu-se a coleta da solução nutritiva ao longo do tempo para estimar as variáveis cinéticas de absorção de P (Vmáx, KM e Cmín) e na coleta final parte da massa fresca total foi armazenada para determinação das frações nitrogenadas e açúcares solúveis. Nas condições do experimento, a cultivar AG 122® apresentou o menor valor de KM e Cmín nas duas doses de P, o que indica uma maior eficiência de absorção por essas plantas, enquanto as variedades Eldorado e Sol da Manhã apresentaram os maiores valores de Vmáx. A omissão de P da solução nutritiva por um dia, seguido da adição de uma dose de 10 μM desse nutriente por igual período não provocou alterações no metabolismo de N entre os genótipos estudados, no entanto, foi observado que as variedades Sol da manhã e Eldorado têm preferência para o metabolismo de N-NO3- na raiz quando comparadas a cultivar AG 122® que o faz preferencialmente na parte aérea.(AU)

Phosphorus uptake kinetics and nitrogen fractions in maize grown in nutrient solutions / Cinética de absorção de fósforo e frações nitrogenadas em milho cultivado em solução nutritiva

The analysis of ion uptake kinetics is the key experimental procedure for determining the uptake efficiency of different species and varieties. The principal goal of this study was to evaluate phosphorus (P) uptake and its effect on nitrogen (N) metabolism in two maize varieties (Sol da Manhã and Eldorado) and one improved maize cultivar (AG 122®) exposed to a resupply of 10 or 100 μM of P following a period of P deprivation. The experiment was based on a completely randomized design with four replicates, with treatments arranged in a 3x2 factorial scheme consisting of three genotypes and two P doses. The treatments were applied at 16 days after germination (DAG), and samples of nutrient solution were collected over time to estimate the kinetics of P uptake (Vmax, KM and Cmin). At the end of the experiment, a portion of the total fresh weight was stored to determine N fractions and soluble sugars. Under the experimental conditions, the AG 122® cultivar showed the lowest KM and Cmin values for both P doses, indicating a higher uptake efficiency for these plants. In contrast, the Eldorado and Sol da Manhã varieties showed the highest Vmax values. An absence of P from the nutrient solution for one day, followed by the addition of 10 μM of P for the same period, did not result in alterations in N metabolism in any of the genotypes. However, it was observed that the Sol da Manhã and Eldorado varieties concentrated their NO3--N metabolism in their roots, whereas the AG 122® cultivar concentrated its NO3--N metabolism in its shoots.

A análise das variáveis cinéticas de absorção de íons é o principal procedimento experimental para a diferenciação da eficiência de absorção entre espécies e variedades. Baseado nisso, o objetivo desse trabalho foi avaliar a absorção de fósforo (P) e o seu efeito no metabolismo de nitrogênio (N) em variedades (Sol da Manhã e Eldorado) e cultivar (AG 122®) de milho (Zea mays L.) submetidos ao ressuprimento com 10 e 100 μM de P. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em esquema fatorial 3x2, sendo três genótipos e dois níveis de P. Aos 16 dias após a germinação (DAG) foram aplicados os tratamentos e procedeu-se a coleta da solução nutritiva ao longo do tempo para estimar as variáveis cinéticas de absorção de P (Vmáx, KM e Cmín) e na coleta final parte da massa fresca total foi armazenada para determinação das frações nitrogenadas e açúcares solúveis. Nas condições do experimento, a cultivar AG 122® apresentou o menor valor de KM e Cmín nas duas doses de P, o que indica uma maior eficiência de absorção por essas plantas, enquanto as variedades Eldorado e Sol da Manhã apresentaram os maiores valores de Vmáx. A omissão de P da solução nutritiva por um dia, seguido da adição de uma dose de 10 μM desse nutriente por igual período não provocou alterações no metabolismo de N entre os genótipos estudados, no entanto, foi observado que as variedades Sol da manhã e Eldorado têm preferência para o metabolismo de N-NO3- na raiz quando comparadas a cultivar AG 122® que o faz preferencialmente na parte aérea.

Characteristics of the root system in two Brazilian upland rice varieties which exhibit contrasting behavior towards drought tolerance / Características radiculares de duas variedades brasileiras de arroz de terras altas contrastantes quanto à tolerância ao estresse hídrico

Root system architecture plays a fundamental role in the adaptation of rice to environments subjected to abiotic stresses. This study aimed to characterize the root architecture and morphology of two Brazilian upland rice varieties which display contrasting behavior towards drought tolerance: the tolerant Catetão and susceptible Mira varieties. Two experiments were carried out under greenhouse and growth chamber conditions. The experimental design was completely randomized in a 2 × 2 factorial scheme (varieties × drought stress conditions) with four replicates. Rice varieties were subjected to control and drought conditions for 14 days. Drought stress was applied either by withholding water until the desirable soil tension was achieved or by addition of 20% polyethylene glycol 6000 (PEG) to the nutritive solution. After harvest, the dry weight, root architecture, as well as physiological and root features were assessed. Under drought stress, a higher root biomass was recorded in Catetão compared to Mira. A higher ratio of deep rooting (RDR) was observed for Catetão, while Mira remained stable in response to drought stress. The evaluated physiological features showed that the Catetão variety is less likely to compromise membrane integrity and lipid peroxidation during drought stress. Moreover, analyzed root features exhibited a significant increase in lateral root emission and root density for Catetão in response to drought treatment, which may be considered an important feature when selecting for superior genotypes.

A arquitetura do sistema radicular exibe um papel fundamental na adaptação do arroz a ambientes sujeitos a estresses abióticos. Por esta razão, este estudo teve como objetivo caracterizar a arquitetura do sistema radicular e sua morfologia em duas variedades de arroz brasileiras de sequeiro contrastantes quanto à tolerância ao estresse hídrico, Catetão (tolerante) e Mira (suscetível). Foram realizados dois experimentos, o primeiro em casa de vegetação e o segundo em câmara de crescimento. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições em um esquema fatorial 2 x 2 (variedades x condições de estresse hídrico). As variedades de arroz foram submetidas a condições controle e estresse hídrico durante 14 dias. O estresse hídrico foi aplicado ao reduzir a lâmina dágua a tensão desejada no solo ou com a utilização de 20% de polietilenoglicol 6000 (PEG) na solução nutritiva. A massa seca, arquitetura do sistema radicular, características fisiológicas e características radiculares foram determinadas após a colheita. A variedade Catetão mostrou maior biomassa radicular comparada a Mira quando submetida ao estresse hídrico. Foi observado maior taxa de raízes profundas (RDR) na Catetão, enquanto a Mira permaneceu estável em resposta ao estresse hídrico. As características fisiológicas avaliadas mostraram que a variedade Catetão está menos sujeita a danos a integridade da membrana e peroxidação de lipídeos durante o estresse hídrico. Além disso, as características radiculares analisadas mostraram que a variedade Catetão apresentou um aumento significativo na emissão de raízes laterais e densidade radicular em resposta ao estresse hídrico, o que pode ser considerado como uma importante característica a ser selecionada em genótipos superiores.