Kinetics of phosphorus uptake and root morphology of local and improved varieties of maize

Abstract

Interspecific and intraspecific differences in the efficiency of utilization of soil phosphorus (P) are explained, in part, by plant morphological and physiological variations, which characterize the plant for nutrient acquisition. As part of a study on maize genotypes characterization for P-uptake and use efficiency, kinetic parameters of P uptake and root morphological characters were evaluated for six local and improved maize varieties, grown in nutrient solution. The kinetic parameters related to P influx were: maximal transport rate (Vmax), the Michaelis-Menten constant (Km), and the external concentration when net uptake is zero (Cmin). Measured root morphological characters were: root length, radius, and surface area. Shoot and root dry matter yield and the P content in these parts were also determined. Diferences among varieties were observed in the kinetic parameters Vmax and Km, root length and in root/shoot dry matter ratio. Lower Km values were better indicatives of P uptake ability of the varietes and were significantly correlated to higher dry matter production and P-efficiency index. Key words: genetic variability, phopshorus acquisition, kinetics parameters, root system, nutritional efficiency CINÉTICA DE ABSORÇÃO DE FÓSFORO E MORFOLOGIA RADICULAR DE VARIEDADES LOCAIS E MELHORADAS DE MILHORESUMO: Diferenças inter e intraespecíficas na capacidade de utilizar o fósforo (P) do solo são explicadas, em parte, por variações na morfologia e fisiologia das raízes, as quais caracterizam as plantas quanto à aquisição do nutriente. Como parte de um estudo de caracterização de genótipos de milho quanto à eficiência na absorção e utilização de P, avaliou-se a cinética de absorção e as características morfológicas do sistema radicular de seis variedades locais e melhoradas cultivadas em solução nutritiva. Foram determinados os parâmetros cinéticos de absorção de P: velocidade máxima (Vmax), a constante de Michaelis-Menten (Km) e a concentração mínima para a qual o influxo líquido é zero (Cmin); os parâmetros morfológicos da raiz: comprimento, raio e área do sistema radicular; e as variáveis de produção de matéria seca (MS) da parte aérea e raízes, da relação raiz/parte aérea, do conteúdo de P nessas partes e do índice de eficiência de utilização de P. Essas variáveis foram relacionadas às características cinéticas e morfológicas. As variedades diferiram quanto aos parâmetros Vmax, Km, comprimento de raízes e relação raiz/parte aérea. Os menores valores de Km e Cmin foram bons indicadores da capacidade de absorção de P das variedades, tendo se relacionado com as maiores produções de matéria seca e os maiores índices de eficiência de utilização de P. Palavras-chave: variabilidade genética, aquisição de fósforo, parâmetros cinéticos, sistema radicular, eficiência nutricional

Aplicação de fosfato natural e reciclagem de fósforo por milheto, braquiária, milho e soja

“…Segundo Machado & Furlani (2004), diferenças inter e intra-específicas na capacidade de utilizar o P do solo são explicadas, em parte, por variações na morfologia e fisiologia das raízes, as quais caracterizam as plantas quanto à aquisição de P. De acordo com Siqueira et al (2004), o potencial genético de espécies ou cultivares em absorver P do solo é atribuído principalmente aos seguintes fatores: morfologia, quantidade e distribuição de pêlos radiculares; colonização de micorrízas; associações com microrganismos solubilizadores de P na rizosfera; secreção de ácidos orgânicos, prótons e substâncias quelantes; secreção de enzimas fosfatases; elevada eficiência fotossintética e adaptabilidade a condições edafoclimáticas adversas.…”

Zinc – An Indispensable Micronutrient

“…Factors such as soil organic matter content, pH, internal Fe/Zn level and fertilization affected the concentration of mineral ions in soil as well as their availability in soil solution (Machado et al 2004;Cakmak 2009). Irrigation and fertilizer management have been reported to increase the accumulation of Zn in grains of rice and wheat (Hao et al 2007).…”

Nutrition, dry matter accumulation and partitioning and phosphorus use efficiency of potato grown at different phosphorus levels in nutrient solution

“…Root systems with larger root surface, length and density usually ensure a high P uptake efficiency when P availability is low (Hu et al, 2010). Under these low P conditions, the uptake efficiency by plants may also be improved by a higher root/shoot ratio (Machado & Furlani, 2004;Schenk, 2006). Uptake efficiency of P may even be related to a higher uptake rate per unit of root length or mass (Dechassa et al, 2003).…”

“…Uptake efficiency of P may even be related to a higher uptake rate per unit of root length or mass (Dechassa et al, 2003). Plants develop physiological mechanisms to increase the P use efficiency, such as changes in P uptake kinetics and in the plant capacity to maintain normal metabolic levels when P tissue concentrations are low, ensuring a satisfactory dry matter (DM) or grain production (Machado & Furlani, 2004). Understanding the dynamics in DM production and partitioning of potato cv.…”