Manganese toxicity in rice plants mitigated by silicon effects on leaf tissues / Toxidez de manganês na planta de arroz atenuada pela ação do silício nos tecidos foliares

ABSTRACT

Anatomical modifications of leaves and other organs associated with mineral nutrition have been observed in many plants. However, little is known about the quantitative effects of Si and Mn on the anatomy of plant leaves, especially in rice. This study aimed to quantify the tissue thickness of rice leaves and the density of silica bodies in rice leaves grown in a nutrient solution supplemented with Si and Mn and evaluate the possible effects of Si on Mn toxicity. Treatments were arranged in a 2×3 factorial scheme = six combinations of treatments, two doses of Si (0 and 2 mmol L-1), and three doses of Mn (0.5, 2.5, and 10 µmol L-1) in randomized complete block design with four replications. After 39 days in the nutrient solution with the respective treatments, anatomical and micromorphometric measures of the leaf blade were carried out to determine the thickness and area of leaf tissues. The data were submitted to analysis of variance (ANOVA) and Tukeys multiple comparisons test of means. The abaxial and adaxial epidermal thickness, as well as the density of silica bodies increased with the addition of Si to the nutrient solution. This study demonstrated that Si reduced the number of vascular bundles and Mn reduced the thickness of the chlorenchyma with increasing doses. Manganese doses of up to 10 µmol L-1 do not inhibit the uptake and deposition of silicon in rice leaf tissues. Higher Si concentration in the solution caused anatomical changes in the leaf, which was associated with a possible alleviation of Mn toxicity due to the higher concentration of Si in plants since this effect was observed mainly when Si was present in the nutrient solution.

RESUMO

Modificações anatômicas foliares e de outros órgãos, relacionadas à nutrição mineral, têm sido observadas em muitos vegetais. No entanto, sabe-se pouco sobre os efeitos quantitativos do Si e do Mn na anatomia foliar das plantas, especialmente o arroz. Com este estudo foi quantificado a espessura dos tecidos e a densidade de corpos silicosos de folhas de arroz cultivado em solução nutritiva com doses de Si e Mn e avaliar a possível ação do Si como atenuante à toxidez de Mn. Os tratamentos foram dispostos em um esquema fatorial 2×3 = seis combinações de tratamentos, sendo duas doses de Si (0 e 2 mmol L-1) e três doses de Mn (0,5; 2,5 e 10 µmol L-1), em delineamento de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Após 39 dias em solução nutritiva com os respectivos tratamentos, foi realizado o estudo anatômico micromorfométrico do limbo das folhas e determinadas as espessuras e áreas dos tecidos foliares. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e o teste de comparações múltiplas para as médias pelo teste de Tukey. As espessuras da epiderme das faces abaxial e adaxial das folhas de arroz aumentaram com a adição de Si à solução nutritiva bem como a densidade de corpos silicosos. Verificou-se que o Si reduziu a quantidade de feixes vasculares e o Mn reduziu a espessura do parênquima clorofiliano com o aumento da sua dose na solução nutritiva. Doses de Mn de até 10 µmol L-1 não inibem a absorção e deposição de silício em tecidos foliares de arroz. O aumento da concentração de Si na solução causou alterações anatômicas dos órgãos foliares do arroz, o que foi associado a uma possível atenuação da toxidez de Mn devido à maior concentração de Si nas plantas, uma vez que esse efeito foi observado, principalmente, quando o Si estava presente na solução nutritiva.