Temporal differences in plant growth and root exudation of two Brachiaria grasses in response to low phosphorus supply

Inglés. Abstract Exploiting the natural variability of Brachiaria forage germplasm to identify forage grasses adapted to infertile acid soils that contain very low available phosphorus (P) is an important research objective for improving livestock production in the tropics. The objective of this study was to determine the differences in the release of root biochemical markers, i.e. carboxylates and acid phosphatases (APases), during the development of P deficiency in signalgrass and ruzigrass. We used the hydroxyapatite pouch system in hydroponics to simulate conditions of low P supply in acid soils to test the response of well-adapted signalgrass (Brachiaria decumbens cv. Basilisk, CIAT 606) and less-adapted ruzigrass (B. ruziziensis cv. Kennedy, CIAT 654). We monitored shoot and root growth and other physiological and biochemical components that are important for root functionality at weekly intervals for 3 weeks. We found that monocarboxylate exudation was not associated with the plant's physiological P status, while exudation of oxalate and secreted-APases increased with declining plant P concentrations in both grasses. Ruzigrass showed higher exudation rates and grew faster than signalgrass, but could not maintain its initial fast growth rate when P concentrations in plant tissue declined to 1.0 mg P/g dry matter. Oxalate was the dominant exuded carboxylate for signalgrass after 21 days of growth and this response might confer some eco-physiological advantages in signalgrass when grown in low-P acid soils.

Español; castellano. Resumen El aprovechamiento de la variabilidad natural en germoplasma del género Brachiaria para identificar variedades forrajeras adaptadas a suelos ácidos de baja fertilidad y bajo contenido de fósforo (P) disponible, es un objetivo de investigación importante con el fin de mejorar la producción ganadera en áreas tropicales. En el estudio se evaluaron las diferencias en la exudación de carboxilatos y fosfatasas ácidas como marcadores bioquímicos radiculares durante el desarrollo de deficiencia de P en 2 especies de Brachiaria. Para el efecto, se utilizó el sistema hidropónico de bolsas con hidroxiapatita para simular condiciones de baja disponibilidad de P en suelos ácidos, con el fin de identificar diferencias entre una gramínea adaptada (Brachiaria decumbens cv. Basilisk, CIAT 606) y otra menos adaptada (B. ruziziensis cv. Kennedy, CIAT 654). Monitoreamos el crecimiento de las partes aéreas y las raíces de las plantas, así como algunos componentes fisiológicos y bioquímicos importantes para la funcionalidad de las raíces, cada semana en un período de 3 semanas. Los resultados mostraron que la exudación de monocarboxilatos no estaba asociada con el estado fisiológico de P de la planta, mientras que la exudación de oxalato y fosfatasas ácidas aumentó con la disminución de las concentraciones de P en ambas gramíneas. Brachiaria ruziziensis mostró tasas de exudación más altas y creció más rápido que B. decumbens; no obstante su tasa de crecimiento rápido inicial se redujo cuando las concentraciones de P en el tejido vegetal disminuyeron a 1.0 mg/g de materia seca. El oxalato fue el carboxilato exudado prevalente para B. decumbens después de 21 días de crecimiento, una respuesta que aparentemente confiere algunas ventajas ecofisiológicas a esta gramínea cuando se cultiva en suelos ácidos de bajo contenido de P disponible.