Silicon addition in the attenuation of aluminum toxicity for lignin content, plant nutrition, gas exchange and sugar cane antioxidant systems

Submitted by Gilmar Da Silveira Sousa Júnior (gilmar.sousa@unesp.br) on 2021-02-01T17:36:17Z No. of bitstreams: 1 Gilmar_da_Silveira_Sousa_Junior_TESE.pdf: 2402121 bytes, checksum: c3789374956b197e3206124a25687bb8 (MD5) Approved for entry into archive by Laudicélia Martins Arantes (lm.arantes@unesp.br) on 2021-02-01T20:32:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sousajunior_gs_dr_jabo.pdf: 2447272 bytes, checksum: 78a339db6e2c45f6787a0f9aa7c14a4c (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-01T20:32:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sousajunior_gs_dr_jabo.pdf: 2447272 bytes, checksum: 78a339db6e2c45f6787a0f9aa7c14a4c (MD5) Previous issue date: 2020-12-04 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O excesso de alumínio (Al), é considerado um dos principais fatores limitantes do crescimento e desenvolvimento das plantas, devido à toxicidade do metal. Atualmente, o cultivo de cana-de-açúcar se faz presente em, aproximadamente, 50% das terras que apresentam toxicidade por Al. Nesse sentido, estudos anteriores com indutores de tolerância, como o Silício (S), mostraram atenuar os efeitos deletérios de vários estresses. Porém, ainda são escassas as pesquisas do Si como um atenuador da toxicidade de Al em cana de açúcar. O objetivo desse estudo foi verificar o efeito atenuador da aplicação de Si em plantas jovens de cana-de-açúcar sob toxicidade de Al em sistema hidropônico. Para tanto, em casa de vegetação foi conduzido um sistema hidropônico, com delineamento experimental em blocos casualizados (2x4x2): com duas cultivares de cana de açúcar (CTC9003 e CTC9002) e os tratamentos formados pela ausência e presença de Si (0 e Si 2,0 mmol L-1 K2SiO3); e com quatro concentrações de Al (0, 10, 15 e 20mg L-1 Al2(SO4)3.18H2O). Foram realizadas as avaliações de acúmulo de lignina, pigmentos vegetais, trocas gasosas, densidade estomática, peróxido de hidrogênio (H2O2), peroxidação lipídica (malondialdeído [MDA]), atividade de enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, SOD; ascorbato peroxidase, APX; guaiacol peroxidase, GPOX), bem como a eficiência de uso e acúmulo de nutrientes e crescimento (área foliar e massa seca). Nossos resultados demonstraram que, nas plantas estressadas com Al, o Si proporcionou aumento no teor de lignina, aumento do número de estômatos e das trocas gasosas, menor redução dos pigmentos fotossintéticos e da peroxidação lipídica, aumento da atividade das enzimas antioxidantes, maior acúmulo e eficiência nutricional e maior crescimento de plantas em comparação a aquelas com Al e sem Si. A cv. CTC9003 apresentou melhor resposta de atenuação pelo Si na toxicidade de alumínio. The excess of aluminum (Al) is considered one of the major factors limiting plant growth and development, due the metal toxicity. Currently, about 50% of the land with Al toxicity cultivates sugarcane. In this regard, previous studies of tolerance inducers, such Silicon (Si), have been shown to attenuate the deleterious effects of several stresses. However, research on Si as an attenuator of aluminum toxicity in sugar cane remain unclear. The aim of this study was to verify attenuate effect of applying Si in young sugarcane plants under Al toxicity on hydroponic system. A hydroponic experiment was conducted under greenhouse conditions using a randomized block design (2x4x2): with two sugarcane cultivars (CTC9003 and CTC9002) and treatments were formed by absence and presence of Si application (0 and Si 2,0 mmol L-1 K2SiO3); and with four concentrations of Al (0, 10, 15 e 20mg L-1 Al2(SO4)3.18H2O). Lignin content, pigments, gas exchange, stomatal density, hydrogen peroxide, (H2O2), lipid peroxidation (malondialdehyde [MDA]), antioxidant enzymes activities (superoxide dismutase, SOD; ascorbate peroxidase, APX; guaiacol peroxidase, GPOX), as well efficiency of use and nutrient accumulation and growth (leaf area and dry biomass) were determined. Our results demonstrated that plants stressed with Al, the Si provided an increase in lignin content, number of stomata and gas exchange, lower reduction in photosynthetic pigments and lipid peroxidation, an increased activity of antioxidant enzymes, greater accumulation and efficiency nutritional and plant growth when compared to plants with Al and without Si. The CTC9003 showed a greater Si attenuation response in Al toxicity. 001