Morphophisyological evaluations of Ipomoea batatas L. as a function of the iron concentration

Iron is an essential element for growth and development of plants and is involved in essential metabolic processes such as photosynthesis and respiration. However, homeostasis of this metal is essential, both excess and deficiency are harmful. One of the characteristic symptoms of deficiency is chlorosis, caused by the decrease in chlorophyll biosynthesis. On the other hand, the free iron in excess can cause oxidative stress. Study of the effects of different concentrations of iron in morphological, physiological or biochemical parameters are essential to a better understanding of this nutrient homeostasis in plants. In the present work, plants of sweet potato were submitted under hydroponics system, to different concentrations of ferric-EDTA in nutrient solution: 0.45; 0.9; 4.5 and 9.0 mmol dm-3. Photosynthetic and growth characteristics, nutrient absorption, antioxidant enzymes, stomatal density and diameter, ultra structure of root and leaves cells and histochemical iron in the leaves were evaluated. The toxicity of iron in excess (9.0 mmol dm-3) led to the appearance of brown spots on leaves, often forming necroses, with significant reductions in growth. In these plants, the activity of superoxide dismutase and ascorbate peroxidase increased. Also, the absorption of other micronutrients was affected mainly of the manganese. The iron content in the shoot increased, also qualitatively confirmed by the histochemical test. The light reactions of photosynthesis were not affected, but there was a decrease in stomatal density and net assimilation rate. The ultra structure of root cells reveals the damage of mitochondria in treatments with high concentrations of iron. However, in these plants, the ultra structure of chloroplasts is not affected.O ferro é um elemento essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, estando envolvido em processos metabólicos essenciais, como fotossíntese e respiração. Entretanto, a homeostase desse metal é fundamental, pois tanto o excesso quanto a deficiência são prejudiciais. Um dos sintomas característico da deficiência é a clorose, causada pelo decréscimo na biossíntese da clorofila. Por outro lado, o ferro quando livre e em excesso pode gerar estresse oxidativo. Buscar entender os efeitos de diferentes concentrações de ferro, em nível morfológico, fisiológico ou bioquímico, é indispensável para um melhor entendimento da homeostase desse micronutriente nas plantas. No presente trabalho, plantas de batata-doce foram submetidas, sob sistema de hidroponia, a diferentes concentrações de EDTA-férrico em solução nutritiva: 0,45; 0,9; 4,5 e 9,0 mmol dm-3. Foram avaliadas características fotossintéticas e de crescimento, absorção de nutrientes, atividade de enzimas antioxidantes, densidade e tamanhos dos estômatos, ultra-estrutura de células radiciais e de células da folha e histoquímica do ferro nos tecidos foliares. A toxidez por excesso de ferro (9,0 mmol dm-3) levou ao surgimento de manchas marrons nas folhas, muitas vezes formando necroses, com reduções significativas no crescimento. Nestas plantas, a atividade da superóxido dismutase e ascorbato peroxidase aumentou. Também, a absorção dos demais micronutrientes foi afetada, principalmente do Mn. O teor de ferro na parte aérea aumentou significativamente, sendo visualizado pelo teste histoquímico. As reações luminosas da fotossíntese não foram comprometidas, porém houve queda na densidade estomática e na taxa assimilatória líquida. A ultra-estrutura das células radiciais revela o comprometimento das mitocôndrias nos tratamentos com altas concentrações de ferro. Porém, nestas plantas, a ultra-estrutura dos cloroplastos não é afetada