Mechanisms of phosphorus-zinc interaction in the soil-plant system: soil availability, physiological evaluations and expression of P transporters

Considerando que existem informações controversas sobre os efeitos da interação P (fósforo) Zn (zinco), tem-se a hipótese que a interação P-Zn é uma resposta ao somatório de relações nutricionais que ocorrem na planta e no solo, implicando na modificação do desenvolvimento vegetal e em respostas adaptativas do algodoeiro (Gossypium hirsutum L.). Objetivou-se com o presente estudo avaliar os mecanismos de interação P-Zn no sistema solo-planta para o algodoeiro, realizando-se uma abordagem de química do solo (fracionamento de P e extração sequencial de Zn no solo), de dinâmica de absorção destes elementos (genômica - quanto à expressão de genes relacionados à absorção de P) e de fisiologia e nutrição de plantas (quanto à determinação das atividades da fosfatase ácida e da anidrase carbônica, metabolismo oxidativo, bem como as trocas gasosas e as avaliações fotoquímicas). Para alcançar os objetivos desta proposta foram realizados quatro experimentos, três em solução nutritiva e um em solo. No experimento I foi descrita a disponibilidade de P e Zn em solo de rizosfera em resposta a doses de P e Zn em duas classes de solo cultivados com algodoeiro. Já no experimento II, descreveu-se o efeito da interação P-Zn no acúmulo de nutrientes no tecido vegetal; nas alterações no processo fotossintético - determinadas pelas trocas gasosas - e consequentes alterações no crescimento das plantas, em resposta à nutrição de P e Zn. No experimento III foi verificada a disponibilidade fisiológica de P e Zn por meio da atividade enzimática da fosfatase ácida e da anidrase carbônica, bem como descrevito o efeito da interação nas respostas de trocas gasosas, fotoquímicas e do sistema antioxidante do algodoeiro. Por fim, no experimento IV caracterizou-se a família de genes PHOl (transportador de fosfato das raízes para o xilema) em Gossypium hirsutum (L.) e foi descrito o efeito da interação P-Zn na expressão de PHOl nestas plantasConsidering that there is controversial information about the effects of P (phosphorus) Zn (zinc) interaction, it is hypothesized that the interaction P-Zn is a response to the sum of nutritional relations that occur in the level of plant and in the soil together, as a consequence of plant development and adaptive responses of cotton. The aim of the present study was to evaluate the mechanisms of P-Zn interaction in the soil-plant system for the cotton plant (Gossypium hirsutum L.), using a soil chemistry approach (P fractionation and sequential extraction of Zn in the soil), absorption dynamics of these elements (genomics - regarding the expression of genes related to P uptake) and plant physiology and nutrition (as regards the determination of acid phosphatase activities, oxidative stress, as well as gas exange and photochemical changes). To achieve the objectives of this proposal, four experiments were carried out, three in nutrient solution and one in soil. In the experiment I, we aimed to describe the availability of P and Zn in rhizosphere soil in response to P and Zn doses in two classes of soil cultivated with cotton (Gossypium hirsutum L.). In the experiment II, the objective was to investigate the effect of the interaction P-Zn on the accumulation of nutrients in the plant tissue; on changes in the photosynthetic process - determined by gas exchange; and consequent changes in cotton growth in response to P and Zn nutrition. In the experiment III, the objective was to verify the physiological availability of P and Zn by the enzymatic activity of acid phosphatase and carbonic anhydrase, as well as to describe the effect of the interaction in the gas exchanges, photochemical and antioxidant system responses of cotton plant. Finally, in the experiment IV it was characterized the PHO1 gene (phosphate transporters in roots to xylem) in cotton and evaluated the effect of the P-Zn interaction on PHO1 expression in Gossypium hirsutu