Changes in anatomy and root cell ultrastructure of soybean genotypes under manganese stress

Английский. The deleterious effects of both Mn deficiency and excess on the development of plants have been evaluated with regard to aspects of shoot anatomy, ultrastructure and biochemistry, focusing mainly on the manifestation of visual symptoms. However, there is little information in the literature on changes in the root system in response to Mn supply. The objective of this study was to evaluate the effects of Mn doses (0.5, 2.0 and 200.0 μmol L-1) in a nutrient solution on the anatomy of leaves and roots of the Glycine max (L.) cultivars Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31. Visual deficiency symptoms were first observed in Santa Rosa and IAC-15, which were also the only cultivars where Mn-toxicity symptoms were observed. Only in IAC-15, a high Mn supply led to root diameter thickening, but without alteration in cells of the bark, epidermis, exodermis and endodermis. The degree of disorganization of the xylem vessels, in particular the metaxylem, differed in the cultivars. Quantity and shape of the palisade parenchyma cells were influenced by both Mn deficiency and toxicity. A reduction in the number of chloroplasts was observed in the three Mn-deficient genotypes. The anatomical alterations in IAC-15 due to nutritional stress were greater, as expressed in extensive root cell cytoplasm disorganization and increased vacuolation at high Mn doses. The degree of changes in the anatomical and ultrastructural organization of roots and leaves of the soybean genotypes studied differed, suggesting the existence of tolerance mechanisms to different intensities of Mn deficiency or excess.

португальский. Os efeitos negativos provocados não apenas pela deficiência mas também pela toxidez de Mn no desenvolvimento das plantas têm sido avaliados considerando-se os aspectos anatômicos, de ultraestrutura e bioquímicos da parte aérea particularmente, onde os sintomas visuais são manifestados. Entretanto, há escassez na literatura de informações que abordem o sistema radicular. Os objetivos do presente estudo foram avaliar os efeitos do fornecimento de doses de Mn (0,5, 2,0 e 200,0 μmol L-1), em solução nutritiva, na anatomia e ultraestrutura de folhas e de raízes dos cultivares de Glycine max (L.): Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31. Os sintomas visuais de deficiência foram observados primeiramente em Santa Rosa e IAC-15, os únicos a exibirem sintomas de toxidez. As doses de Mn promoveram espessamento do diâmetro radicular somente em IAC-15, porém sem alteração nas células do córtex, da epiderme, exoderme e endoderme. Os cultivares mostraram distintos graus de organização dos vasos de xilema, particularmente nos elementos de metaxilema. O número e a conformação das células dos mesofilos paliçádicos foram alterados pelas condições de deficiência e toxidez. Houve redução na quantidade de cloroplastos, nos três genótipos, somente na condição de deficiência. O genótipo IAC-15 apresentou maiores alterações devido ao estresse nutricional, como separação do protoplasma da parede celular radicular e incremento de células vacuoladas na mais alta dose. Os genótipos apresentaram diferentes graus de alterações anatômicas e ultraestruturais das folhas e raízes, sugerindo a operação de mecanismos de tolerância à deficiência ou à toxidez de intensidade diversa.