Malic exudation and root elongation in maize genotypes treated with toxic levels of aluminum

Os efeitos do alumínio sobre o alongamento radicular e a exsudação de ácido málico foram avaliados em dois genótipos de milho: UFVM 100 e UFVM 200, selecionados de um grupo de seis genótipos desenvolvidos pelo Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil. Plântulas, com cinco dias de idade, dos seis genótipos foram expostas a Al 50 µM em solução de CaCl2 0,4 mM, por 24 horas e, baseado na inibição do alongamento radicular, foram classificados em duas categorias: a) sensíveis ao Al (≥ 68% de inibição): UFVM 8 e UFVM 100; e b) tolerantes ao Al (≤ 64% de inibição): UFVM 6, UFVM 7, UFVM 9 e UFVM 200. Os genótipos UFVM 100 e UFVM 200 foram selecionados para os demais experimentos. Plântulas dos dois genótipos foram expostas a diferentes concentrações de Al e diferentes tempos de exposição e, então, o efeito do Al sobre o alongamento da raiz principal foi avaliado. O alongamento da raiz principal decresceu com o incremento na concentração de Al nos dois genótipos, especialmente no genótipo UFVM 100. Diferenças entre os genótipos foram maiores em baixas concentrações de Al e decresceram à medida que a concentração de alumínio foi aumentando no meio de cultivo. Inibições no crescimento da raiz principal foram evidentes desde o início da aplicação do tratamento e aumentaram linearmente com o tempo de exposição ao Al. O genótipo UFVM 200 mostrou sempre maior tolerância ao Al que o genótipo UFVM 100, tendo as maiores diferenças entre eles ocorrido entre 25 e 50 µM de Al. Os teores de Al nas folhas foram sempre baixas em comparação aos teores nas raízes, mas o genótipo UFVM 200 apresentou teores mais elevados que o genótipo UFVM 100. Nas raízes, os teores de Al aumentaram com a elevação na concentração de Al na solução de cultivo e foram sempre mais elevados no genótipo UFVM 100. A atividade da enzima desidrogenase malato (MDH) foi maior nas raízes, mas só foi modificada pelo tratamento com Al nas folhas do genótipo tolerante. Exsudação de ácido málico para o meio de cultivo ocorreu nas plantas controle dos dois genótipos. A exposição das plantas ao Al resultou em aumento na exsudação de ácido málico para o meio de cultivo, tendo o genótipo UFVM 200 apresentado maior exsudação deste ácido em todas as concentrações de Al. A exsudação máxima de ácido málico ocorreu nas concentrações estimadas de Al de 133 e 197 µM para os genótipos UFVM 200 e UFVM 100, respectivamente. Embora, os dois genótipos tenham exsudado ácido málico para o meio de cultivo, em nenhum deles a quantidade de ácido málico foi suficiente para eliminar a toxidez do Al na solução nutritiva.Aluminum effects on malic acid exudation and root elongation were evaluated in two maize genotypes: UFVM 100 e UFVM 200, selected from a group of six genotypes developed by the Agronomy Department of the Federal University of Viçosa, Viçosa, MG, Brazil. Five days-old seedlings of the six genotypes were exposed to Al 50 µM in 0.4 mM CaCl2, pH 4.0, for 24 h and, based on growth inhibition of the main root, they were classified into two categories: a) Al sensitive (≥ 68% inhibition): UFVM 8 and UFVM 100; and b) Al tolerant (≤ 64% inhibition): UFVM 6, UFVM 7, UFVM 9 and UFVM 200. The genotypes: UFVM 100 and UFVM 200 were selected for the following experiments. Seedlings of both genotypes were treated with different Al concentrations and different time of exposition to the metal and then the Al effect on root elongation was evaluated. The elongation of the main root decreased with increasing Al concentration in both genotypes, especially in the UFVM 100 genotype. Differences between cultivar were higher at lower concentration but decreased as Al concentration was increased in the growth medium. Inhibition in the elongation of the main root was evident from the beginning of Al treatment and increased linearly with the time of exposition to Al. The UFVM 200 genotype always showed higher Al tolerance than the UFVM 100 genotype and the differences between them were bigger at Al concentration between 25 and 50 µM. Aluminum contents in leaves were always low in comparison with the roots, but the UFVM 200 genotype showed higher Al contents than the UFVM 100 genotype. In the roots Al contents increased with increasing Al concentration in the growth medium and they were always higher in the UFVM 100 genotype. The activity of the malate dehydrogenase (MDH) was higher in roots, but it increased with Al treatment only in leaves of the tolerant genotype. Malic acid exudation to the growth medium was observed in control plants of both genotypes. In Al-treated plants of both genotypes malic acid exudation increased with increasing Al concentration in the growth medium but UFVM 200 genotype always showed higher exudation at all Al concentrations. Maximum malic exudation occurred at estimated Al concentration of 133 and 197 µM for the genotypes UFVM 200 e UFVM 100, respectively. Although, both genotypes have exudated malic acid to the growth medium, in none of them the amount of malic acid was enough to detoxify the Al in the nutrient solution.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio