Formação de aerênquima e fisiologia de dois genótipos de milho sob diferentes concentrações de fósforo e disponibilidade hídrica | Formation of aerenchyma and physiology of two corn genotypes under different concentrations of phosphorus and water availability

The deficiency of phosphorus in the soil and climatic changes have promoted negative consequences on agricultural crops, creating structural and physiological changes in plants, directly affecting the growth and productivity. These modifications occur in physiological, morphological, anatomical, biochemical and molecular characteristics. There are few studies relating the deficiency of phosphorus and water stress in the formation of aerenchyma, a tissue associated with drought tolerance in natural conditions. Therefore, this study discusses the relationship between these factors in maize plants as plant model in the formation of lysigenous aerenchyma. The objective was to evaluate the physiological and radicular anatomical variations of maize genotypes under different concentrations of phosphorus and water availability, with focus on the development of aerenchyma and its relationship with the tolerance to these factors. The plant material consisted of two maize genotypes contrasting for drought tolerance, DKB 390 (tolerant) e BRS 1010 (sensitive). The plants were submitted to different levels of irrigation by 30 days: field capacity, 75%, 50% e 25% of the field capacity, applying nutritive solution, modified on the phosphorus content of 0.1; 0.4; 0.8 mM., with a completely randomized experimental design in a 3x4 factorial schema. It was analyzed: percentage of intercellular spaces of the cortical aerenchyma, thickness of the epidermis, the thickness of the cortex, thickness of the endoderm, diameter of vessel elements of the metaxylem, percentage of xylem, percentage of phloem in the vascular cylinder, net assimilation rate, relative growth rate, biomass allocation in the root, biomass allocation in the stem, biomass allocation in sheet and the phosphorus concentration in plants. It was observed that the DKB390 maize presents a higher percentage of intercellular spaces of the cortical aerenchyma than BRS1010 maize regardless the water and phosphorus availability. The variables of thickness of the epidermis, thickness of the cortex, thickness of the endodermis and diameter of the metaxylem in both genotypes showed significant differences in the two factors. However, the growth variables only presented significant differences under different water availability. Different water availability does not stimulate the formation of aerenchyma in the maize genotypes in pilifera area, but phosphorus deficiency induce the aerenchyma formation only in DKB390 genotype, which demonstrated greater changes in root anatomy, which may provide a better tolerance to water stress, through water irrigation efficiency.

Consejo Nacional de Ciência y Tecnología (CONACYT)

A deficiência do fósforo no solo e as mudanças climáticas, têm promovido consequências negativas nas culturas agrícolas, originando mudanças estruturais e fisiológicas nas plantas afetando diretamente o crescimento e produtividade. Estas modificações ocorrem nas características fisiológicas, morfológicas, anatômicas, bioquímicas e moleculares. Poucos trabalhos são encontrados relacionando a deficiência de fósforo e estresse hídrico na formação de aerênquima, um tecido associado à tolerância à seca em condições naturais. Portanto, o presente trabalho aborda a relação entre estes fatores em plantas de milho como planta modelo na formação de aerênquima lisígeno. O objetivo foi avaliar as variações anatômicas radiculares e fisiológicas de genótipos de milho sob diferentes concentrações de fósforo e disponibilidades hídricas com foco no desenvolvimento de aerênquima e sua relação com a tolerância a esses fatores. O material vegetal consistiu de dois genótipos de milho contrastantes para a tolerância à seca, DKB 390 (tolerante) e BRS 1010 (sensível). As plantas foram submetidas por 30 dias à diferentes lâminas de irrigação sendo: capacidade de campo, 75%, 50% e 25% da capacidade de campo, aplicando solução nutritiva, modificada quanto ao teor de fósforo de 0,1; 0,4; 0,8 mM. Com um delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x4. Foram analisados: percentual de espaços intercelulares do aerênquima cortical, espessura da epiderme, espessura do córtex, espessura da endoderme, diâmetro dos elementos de vaso do metaxilema, percentual do xilema, percentual do floema no cilindro vascular, taxa assimilatória liquida, taxa de crescimento relativo, alocação de biomassa na raiz, alocação de biomassa no caule, alocação de biomassa na folha e a concentração de fósforo nas plantas. Observou-se que o milho DKB390 apresenta maior percentual de espaços intercelulares de aerênquima cortical do que milho BRS1010 independentemente da disponibilidade de água e de fósforo. As variáveis de espessura da epiderme, espessura do córtex, espessura da endoderme e diâmetro do metaxilema nos dois genótipos apresentaram diferenças significativas nos dois fatores. No entanto nas variáveis de crescimento só apresentaram diferenças significativas sob as diferentes disponibilidades hídricas. O que as diferentes disponibilidades de água não estimulam a formação de aerênquima nos genótipos de milho na zona pilífera, mas a deficiência de fósforo induz a formação de aerênquima apenas no genótipo DKB390, o qual demostrou maior modificação na anatomia radicular o que pode atribuir uma melhor tolerância ao estresse hídrico, através da eficiência na condução da água.