Niquel aumenta a sintese de flavonoides e a fixação biológica de nitrogênio em plantas de soja
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Data
2021-10-13
Autores
Bosse, Marco Antonio
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Nickel (Ni) is an essential element to N metabolism and affects a wide range of physiological processes, from seed germination to vegetative growth, since it is a structural component of urease and [NiFe]-hydrogenase, playing an important role during biological nitrogen fixation (BNF) in legume plants. Therefore, this study aimed to investigate the effects of Ni fertilization on urease activity, flavonoid profile, nodulation, ureide and antioxidant metabolism and its impact on seed germination and plant yield. We tested three Ni doses (0.0, 1.5, and 3.0 mg kg-1) and three soybean genotypes (commercial soybean (TMG 2158), and one soybean near-isogenic line (NIL), urease-null (eu3-a). Ni increased urease activity, breaking down urea into ammonia in the leaves. Ni enhanced daidzein, genistein, rutin and kaempferol in roots and nodulation mainly for TMG 2158 plants. There was a relationship between daidzein, nodulation, ureides and seed yield in response to Ni fertilization, except for NILs. These results suggest that Ni plays a role in flavonoids metabolism (mainly daidzein) inducing chemotaxis between soybean plants and rhizobia, boosting nodulation and ureide metabolism. Enhanced biological nitrogen fixation induced by Ni fertilization promoted higher nodulation generating more organic nitrogen available to soybean plants resulting in a higher number of pods per plant and seed yield. Furthermore, Ni fertilization increased total sugars content of all soybean genotypes. Ni fertilization decreased lipid peroxidation of cell membranes of genotype TMG 2159, probably due to an increase in APX activity, which played an important role in H2O2 scavenging. Ni also improved seed germination and seedling development by increasing urease activity and N remobilization, although it is highly dependent on the soybean genotype
Níquel (Ni) é um elemento essencial para o metabolismo de nitrogênio (N) e pode afetar diversos processos fisiológicos desde a germinação até o crescimento vegetativo, visto que é um componente estrutural das enzimas urease e [NiFe]-hidrogenase, possuindo um papel fundamental na fixação biológica de nitrogênio (FBN) em leguminosas. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos da fertilização com Ni na atividade da enzima urease, no perfil de flavonoides, nodulação, metabolismo de ureídeos e antioxidante, e o seu impacto na germinação e produtividade da planta. Nós testamos três doses de Ni (0.0, 1,5, e 3,0 mg kg-1) e dois genótipos de soja: cultivar comercial TMG 2158, e uma near-isogenic lines (NILs), urease-nula (eu3-a). Ni aumentou a atividade da urease, convertendo ureia em amônia nas folhas. Ni também aumentou os níveis de daidzeína, genisteína, rutina e kaempferol nas raízes e a nodulação, principalmente para o genótipo TMG 2158. Houve correlação entre os teores de daidzeína, nodulação, ureídeos e produtividade em resposta a fertilização com Ni, exceto para os NILs. Esses resultados sugerem que o Ni também desempenha um papel no metabolismo de flavonoides (principalmente daidzeína), contribuindo para a quimiotaxia dos rizóbios, o que resulta em um aumento de nodulação e metabolismo de ureídeos e maior quantidade de nitrogênio orgânico disponível para as plantas de soja, resultando em maior produtividade. Além disso, a fertilização com Ni aumentou o teor de açúcares totais de todos os genótipos de soja. A fertilização com Ni também levou à diminuição da peroxidação lipídica das membranas celulares do genótipo TMG 2159, provavelmente devido ao aumento da atividade de APX, que desempenhou um papel importante na eliminação de H2O2. Em relação à reserva de Ni nas sementes, Ni melhorou a germinação e o desenvolvimento das plântulas por meio do aumento da atividade da urease e da remobilização do N, embora esses resultados sejam altamente dependentes do genótipo da soja.
Níquel (Ni) é um elemento essencial para o metabolismo de nitrogênio (N) e pode afetar diversos processos fisiológicos desde a germinação até o crescimento vegetativo, visto que é um componente estrutural das enzimas urease e [NiFe]-hidrogenase, possuindo um papel fundamental na fixação biológica de nitrogênio (FBN) em leguminosas. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos da fertilização com Ni na atividade da enzima urease, no perfil de flavonoides, nodulação, metabolismo de ureídeos e antioxidante, e o seu impacto na germinação e produtividade da planta. Nós testamos três doses de Ni (0.0, 1,5, e 3,0 mg kg-1) e dois genótipos de soja: cultivar comercial TMG 2158, e uma near-isogenic lines (NILs), urease-nula (eu3-a). Ni aumentou a atividade da urease, convertendo ureia em amônia nas folhas. Ni também aumentou os níveis de daidzeína, genisteína, rutina e kaempferol nas raízes e a nodulação, principalmente para o genótipo TMG 2158. Houve correlação entre os teores de daidzeína, nodulação, ureídeos e produtividade em resposta a fertilização com Ni, exceto para os NILs. Esses resultados sugerem que o Ni também desempenha um papel no metabolismo de flavonoides (principalmente daidzeína), contribuindo para a quimiotaxia dos rizóbios, o que resulta em um aumento de nodulação e metabolismo de ureídeos e maior quantidade de nitrogênio orgânico disponível para as plantas de soja, resultando em maior produtividade. Além disso, a fertilização com Ni aumentou o teor de açúcares totais de todos os genótipos de soja. A fertilização com Ni também levou à diminuição da peroxidação lipídica das membranas celulares do genótipo TMG 2159, provavelmente devido ao aumento da atividade de APX, que desempenhou um papel importante na eliminação de H2O2. Em relação à reserva de Ni nas sementes, Ni melhorou a germinação e o desenvolvimento das plântulas por meio do aumento da atividade da urease e da remobilização do N, embora esses resultados sejam altamente dependentes do genótipo da soja.
Descrição
Palavras-chave
Fotossíntese, Urease, Glycine max, Photosynthesis, Ureides