Response of eucalypt species to soil phosphorus availability

Autor: Bulgarelli, Rafaela Gageti, 1989
Přispěvatelé: Andrade, Sara Adrián López de, 1971, Andreote, Fernando Dini, Nobile, Paula Macedo, Tezotto, Tiago, Zambrosi, Fernando César Bachiega, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2022
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Sara Adrián López de Andrade Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: O fósforo (P) faz parte de moléculas essenciais para a vida e, portanto, é fundamental em processos metabólicos e fisiológicos das plantas. As rochas fosfatadas são a fonte principal de fertilizantes fosfatados e suas jazidas são finitas, fazendo do P um recurso não renovável. Ainda, o P no solo pode estar pouco disponível devido a sua interação com constituintes minerais e orgânicos do solo, sendo necessário entender como as plantas respondem a escassez de P no solo e como incrementam a eficiência do uso deste nutriente. O eucalipto é uma importante cultura no Brasil e cujo cultivo frequentemente demanda fertilização fosfatada, uma vez que ocorre em regiões de solos intemperizados e com baixa disponibilidade de P. A pesquisa apresentada nesta tese visa entender os mecanismos fisiológicos e moleculares relacionados com a absorção, distribuição e uso do P em plantas jovens de espécies de eucalipto. No primeiro experimento foi explorada a diversidade genética de 24 espécies de eucaliptos quanto à capacidade de crescer em solos com baixa disponibilidade de P utilizando parâmetros fisiológicos. No geral, houve grande variação na resposta das espécies quanto à eficiência de produção de biomassa sob baixa disponibilidade de P e sua responsividade à adição de P, porém observou- se que as espécies foram eficientes sob baixo P mas não eficientes, ou responsivas à adição de P. No entanto, não foram encontradas espécies eficientes e responsivas ao mesmo tempo. A capacidade fotossintética das plantas não se correlacionou com a eficiência no uso de P e a produção de biomassa das plantas, portanto possivelmente outros mecanismos fisiológicos estão envolvidos. A diversidade taxonômica das comunidades bacterianas e fúngicas da rizosfera dessas 24 espécies mostrou que as espécies de eucalipto modulam a composição da comunidade microbiana de sua rizosfera, e que a composição de bactérias e fungos na rizosfera são influenciados fortemente pela disponibilidade de P do solo. No segundo experimento cinco espécies selecionadas do primeiro experimento como contrastantes quanto à sua eficiência e responsividade ao P disponível no solo (E. acmenoides, E. grandis, C. maculata, E. tereticornis e E. globulus) foram utilizadas para avaliar a expressão de genes envolvidos na resposta deficiência de P (Phosphorus Stavation Response, PSR). Essas respostas se mostraram complexas; em espécies mais eficientes sob baixa disponibilidade de P, como E. acmenoides, houve indução de genes envolvidos na remodelação dos lipídeos de membranas. No entanto, no solo com baixa disponibilidade de P não houve indução de transportadores de fósforo (PHT1) na raiz, a indução do nível dos transcritos de PHT1 foi observada nas raízes das plantas do suficiente P, as quais apresentaram concentrações adequadas de P na folha. Assim supõe-se que em condições de solo interações com outros nutrientes podem ter alterado as respostas moleculares relacionadas com a PSR. Nos experimentos analisando as respostas interespecíficas de plantas jovens de eucalipto à disponibilidade de P foram diferentes, sugerindo que as espécies possuem a habilidade de se adaptar às condições de limitação de P e que interações complexas com outros fatores bióticos ou abióticos podem determinar essas respostas. Além disso, o incremento da abundância de transcritos de transportadores de P no solo com a maior disponibilidade de P não era esperado, sugerindo que, talvez, o balanço nutricional da planta tem mais influência na PSR do que previamente considerado, o que abre novas questões que podem ser exploradas no futuro Abstract: Phosphorus (P) is part of essential molecules for life, therefore, it is fundamental in plants metabolic and physiological processes. Phosphate rocks are the main source of phosphate fertilizers and their deposits are finite, making P a non-renewable resource. In addition, P in the soil may be poorly available due to its interaction with mineral and organic soil constituents, making necessary understand how plants respond to P scarcity in the soil and how they increase the nutrient use efficiency. Eucalyptus is an important crop in Brazil and its cultivation often requires phosphate fertilization, since it occurs in regions with weathered soils and low P availability. The research presented in this thesis aims to understand the physiological and molecular mechanisms related to the absorption, distribution and use of P in young plants of eucalyptus species. In a first experiment, the genetic diversity of 24 eucalyptus species were explored regarding their ability to grow in soils with low P availability using physiological parameters. Overall, there were great variation in species response regarding the biomass efficiency production under low P availability and their responsiveness to P addition, species were efficient under low P but not efficient, or responsive to P addition. However, were not found species efficient and responsive at the same time. The plant photosynthetic capacity did not correlate with P use efficiency and plant biomass production, therefore other physiological mechanisms are possibly involved. The taxonomic diversity of the rhizosphere bacterial and fungal communities of these 24 species showed that eucalyptus species modulate their rhizosphere microbial community composition, and rhizosphere bacteria and fungi composition are strongly influenced by P availability in the soil. In a second experiment five species selected from the first experiment as contrasting in terms of their efficiency and responsiveness to P available in the soil (E. acmenoides, E. grandis, C. maculata, E. tereticornis and E. globulus) were used to explore the expression of genes related to P starvation response (PSR). These responses proved to be complex; in efficient species under low P availability, such as E. acmenoides, genes related to membrane lipid remodelling were induced, however, there were no PHT1 transporters induction in plants under low P availability, were observed an increased in PHT1 transcript levels in roots of plants under sufficient P availability, which showed adequate leaf P concentrations, suggesting the molecular responses related to PSR may altered by soil interactions with other nutrients. In both experiments, interspecific responses of young eucalyptus plants to P availability were different, suggesting that under P-limiting conditions species have the ability to adapt, and the complex interactions with other biotic or abiotic factors may determine these responses. Furthermore, the PHT1 transcripts level increased under sufficient P availability were not expected, showing, perhaps, the relationship with plants nutritional balance had more influence on PSR than previously considered, that results opens new questions that may be explored in the future Doutorado Biologia Vegetal Doutora em Biologia Vegetal CAPES 88882329240/2019-01 ; 88887467253/2019-00 FAPESP 2016/25498-0
Databáze: OpenAIRE
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