Tolerância do sistema simbiótico de Canavalia ensiformis (L.) DC. em solo contaminado com níquel

Abstract

O níquel (Ni) é um elemento essencial ao metabolismo vegetal, participando de processos enzimáticos e na assimilação de nitrogênio. No entanto, em concentrações elevadas, pode configurar uma condição adversa ao desenvolvimento vegetal, afetando a fisiologia e o metabolismo de leguminosas como Canavalia ensiformis. Também, o excesso de níquel pode comprometer a simbiose entre a planta e bactérias fixadoras de nitrogênio, interferindo na formação e no funcionamento dos nódulos radiculares e, consequentemente, na Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN), processo fundamental para o suprimento de nitrogênio em leguminosas. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos de diferentes concentrações de níquel (0, 80, 160 e 240 mg kg⁻¹) sobre a nodulação e os teores de compostos nitrogenados, açúcares solúveis e fenóis totais em raízes, parte aérea e nódulos de C. ensiformis. Os dados obtidos evidenciaram que o aumento da concentração de Ni não comprometeu o número de nódulos e a massa seca, indicando um mecanismo compensatório entre o rizóbio-planta. Observou-se redução nos teores de nitrato, aminoácidos, proteínas totais, ureídeos e alantoína nos nódulos, enquanto raízes e parte aérea tiveram maior estabilidade, sugerindo maior sensibilidade dos nódulos ao estresse por Ni. Os teores de açúcares solúveis totais diminuíram na parte aérea, enquanto nas raízes apresentaram variações conforme a concentração aplicada. Já os fenois totais aumentaram nos nódulos e na parte aérea nos tratamentos com maiores concentrações de níquel, sugerindo uma resposta antioxidante frente às condições adversas impostas pelo excesso do elemento traço. Os resultados indicam que a toxicidade do níquel afeta diretamente a eficiência da fixação biológica de nitrogênio e o metabolismo primário, com reflexos sobre a tolerância ao estresse e a produtividade da espécie.

Nickel (Ni) is an essential element for plant metabolism, participating in enzymatic processes and nitrogen assimilation. However, at elevated concentrations, Ni can represent an adverse condition for plant development, affecting the physiology and metabolism of legumes such as Canavalia ensiformis. Moreover, excessive Ni can impair the symbiosis between the plant and nitrogen-fixing bacteria, interfering with the formation and functioning of root nodules and, consequently, with Biological Nitrogen Fixation (BNF) a key process for nitrogen supply in legumes. This study aimed to evaluate the effects of different Ni concentrations (0, 80, 160, and 240 mg kg⁻¹) on nodulation and on the contents of nitrogenous compounds, soluble sugars, and total phenols in roots, shoots, and nodules of C. ensiformis. The results showed that increasing Ni concentration did not compromise the number of nodules or their dry mass, suggesting a compensatory mechanism between the rhizobia and the host plant. A reduction in nitrate, amino acids, total proteins, ureides, and allantoin was observed in the nodules, whereas roots and shoots showed greater stability, indicating higher sensitivity of nodules to Ni-induced stress. Total soluble sugars decreased in the shoots and varied in the roots depending on the Ni level. Total phenol contents increased in nodules and shoots under higher Ni concentrations, indicating an antioxidant response to the adverse conditions imposed by excess trace metal. Overall, the findings demonstrate that Ni toxicity directly affects the efficiency of biological nitrogen fixation and primary metabolism, with implications for stress tolerance and the productivity of the species.