Influence of nitrogen fertilization on eucalypt wood formation and quality

O nitrogênio (N) é o principal macronutriente necessário para o desenvolvimento das plantas e acúmulo de biomassa. O gênero Eucalyptus é a principal fonte de biomassa para as indústrias de base florestal, principalmente a de papel e celulose. Suas altas taxas de crescimento, propriedades da madeira e repostas a manejo silviculturais tem grande potencial para utilização na geração de biocombustíveis e químicos. Neste novo cenário, a projeção é de uma crescente demanda de biomassa e, em função disso, é necessário associar novas estratégias aos programas de melhoramento genético, que resultem não somente no aumento da produtividade, como também na adequação de caracteres da qualidade da madeira. A qualidade da madeira depende de diversas propriedades do xilema secundário que são influenciadas por fatores genéticos e ambientais, como a disponibilidade água e nutrientes. Neste estudo foi demonstrado que a fertilização nitrogenada causa alterações na formação e qualidade do xilema secundário de eucalipto. Plantas de um clone comercial de Eucalyptus urophylla x E. grandis foram submetidas a adubações contrastantes de N. Análises histológicas de regiões caulinares demonstraram que a deposição de lignina foi reduzida pela fertilização em excesso de N, enquanto um aumento consistente foi observado nas plantas cultivadas em solução deficiente em N. Esses resultados foram corroborados por análises químicas. Pela análise de sequenciamento de RNA foram identificados 1.469 genes diferencialmente expressos e exibindo um padrão de expressão relacionado à quantidade de N disponível. Dentre esses se destacam genes relacionados ao metabolismo de nitrogênio e fenilpropanóides. Os resultados possibilitaram entender os mecanismos envolvidos na manutenção das altas taxas de lignificação sob deficiência de N, bem como apontar possíveis genes candidatos relacionados com a qualidade da madeira de eucalipto.The nitrogen (N) is the main macronutrient required for plants development and biomass accumulation. The genus Eucalyptus is the principal source of biomass to forest industries, mainly to the pulp and paper. Their fast growth, valuable wood properties and ease of management have great potential to generate biofuel and chemicals. In this scenario, the projections lead to a high demand of biomass, resulting in the need to associate new strategies of genetic improvement programs, which results in a higher productivity with a better wood quality. The wood quality depends from many properties of secondary xylem that are influenced by genetics and environment factors, like water and nutrients availability. In this study, we demonstrate in Eucalyptus that N fertilization promotes changes on secondary xylem formation and quality. Plants from a commercial clone of Eucalyptus urophylla x E. grandis were submit to contrasting N fertilizations. The histological analyses from stem regions demonstrate that lignin deposition were reduced by high N fertilization, whereas a consistent increased were observed on those cultivate at N deficient treatment. These results were corroborate by chemical analyses. By the RNA sequencing analyses, it was identified 1,469 differently expressed genes, exhibiting an N-dependent expression pattern. Between those are genes related to N and phenylpropanoid metabolisms. The results allowed us to understand the mechanism involved on the maintenance of the high rates of lignifications under N depletion, and also to point some possible candidates genes involve on Eucalyptus wood quality