ABSTRACT Potato cultivation is widespread around the world, being exposed to several abiotic stresses, including soils with high aluminum (Al) availability. Silicon (Si) is recognized for alleviating the stress caused by Al in various plant species. Thus, the aim of this study was to investigate the potential of Si to mitigate the oxidative stress caused by Al in potato genotypes, exhibiting differential sensitivity toward this element. Plants of the Al-sensitive genotype (SMIJ319-7) and Al-tolerant genotype (SMIF212-3) were grown for two weeks in a hydroponic system with the nutrient solution containing combinations of Al (0 and 1.85 mM) and Si (0, 0.5 and 1.0 mM). At the end of the experiment, photosynthetic parameters, pigment content, root and shoot growth, superoxide dismutase and guaiacol peroxidase activity and lipid peroxidation were evaluated. In both potato genotypes Al inhibited root and shoot growth and decreased all photosynthetic parameters and superoxide dismutase activity. Silicon was able to partially alleviate the damage caused by Al in parameters of root growth in the Al-tolerant genotype while increasing the activity of antioxidant enzymes and mitigating the Al-induced damage to membrane lipids in roots and shoot in both genotypes. The Al-tolerant genotype showed greater water use efficiency and transpiration rate in control conditions as compared to the Al-sensitive genotype. These data indicate that Si application can improve the defense ability of the tested potato genotypes against Al toxicity and that the Al-tolerant genotype is more responsive to Si.

Resumo: O estudo teve como objetivo avaliar a relação entre o teor de lignina no tegumento de sementes de soja com tolerância à deterioração por umidade e ao estresse oxidativo. Foram utilizadas quatro cultivares de soja: CD 208, CD 215, CD 202 e BRS 184, com teores de lignina no tegumento de 4,2; 2,6; 2,0 e 1,7%, respectivamente. As sementes foram submetidas a uma deterioração por umidade através de chuvas simuladas (4 horas), e, posteriormente, secas em estufa (35 °C), por 37 horas, totalizando dois ciclos de umedecimento e secagem. Foram realizados os testes: germinação, envelhecimento acelerado e teste de tetrazólio. Foi medida a atividade das enzimas antioxidantes: Superóxido Dismutase e Guaiacol Peroxidase; e a peroxidação lipídica. As avaliações foram realizadas no delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x4, com quatro repetições. As cultivares de soja CD 208 e CD 215, com maior teor de lignina no tegumento, são menos suscetíveis ao dano por umidade. As sementes da cultivar CD 208 também apresentaram menor estresse oxidativo, quando submetidas a deterioração por umidade.

Abstract: This study aimed at evaluating the relationship among lignin content in the seed coat of soybean seeds with tolerance to weathering damage and oxidative stress. Four soybean cultivars (CD 208, CD 215, CD 202 and BRS 184), with lignin contents in the seed coat of 4.2, 2.6, 2.0 and 1.7%, respectively, were used. Seeds were subjected to deterioration by moisture, through artificially simulated rains. Pods of all cultivars were subjected to irrigation by constant sprinkling during 4 hours, and then dried in oven, set at 35 °C, for 37 hours; repeating twice such procedure. After these treatments seeds were subjected to tests and then compared to the control. Tests performed were: germination, accelerated aging and tetrazolium test; thereby quantifying the occurrence of damages by weathering damage. The activity of enzymes superoxide dismutase and guaiacol peroxidase was measured; and the lipid peroxidation was assessed. Soybean cultivars CD 208 and CD 215, with higher lignin content in the seed coat, were less susceptible to weathering damage. Seeds of cultivar CD 208 have also presented lower oxidative stress, when subjected to weathering damage stress.

RESUMO: O alumínio (Al) é altamente tóxico para as plantas, causando estresse e inibindo o crescimento e o silício (Si) é considerado benéfico para as plantas. Este elemento químico tem uma alta afinidade com o Al. O objetivo deste estudo foi investigar o potencial do Si em amenizar os efeitos tóxicos do Al sobre plantas de batata ( Solanum tuberosum L.) e avaliar se esse comportamento é diferente entre os genótipos com diferente sensibilidade ao Al. Plantas de batata dos genótipos SMIJ319-7 (sensível ao Al) e SMIF212-3 (tolerante ao Al) foram cultivadas por 14 dias em solução nutritiva (sem P e pH 4,5±0,1), sob exposição a combinações de Al (0 e 1,85mM) e Si (0; 0,5 e 1,0mM). Após esse período, parte aérea e raízes dos dois genótipos foram coletadas para determinar o conteúdo de Al nos tecidos e avaliar parâmetros morfológicos das raízes e parte aérea. Raízes de ambos os genótipos acumularam mais Al do que a parte aérea, e o genótipo tolerante ao Al acumulou mais Al do que o sensível, tanto nas raízes quanto na parte aérea. Além disso, a presença de 0,5 e 1,0mM de Si juntamente com Al reduziu o conteúdo de Al na parte aérea em ambos os genótipos e nas raízes do genótipo tolerante ao Al, respectivamente. O Si amenizou os efeitos tóxicos do Al para número de ramificações de raízes e de folhas em ambos os genótipos de batata. Si tem o potencial para amenizar os efeitos tóxicos do Al em plantas de batata, independente da sensibilidade ao Al.

ABSTRACT: Aluminum (Al) is highly toxic to plants, causing stress and inhibiting growth and silicon (Si) is considered beneficial for plants. This chemical element has a high affinity with Al. The aim of this study was to investigate the potential of Si to mitigate the toxic effects of Al on potato ( Solanum tuberosum L.) plants and assess whether this behavior is different among genotypes with differing degrees of sensitivity to Al. Potato plants of the genotypes SMIJ319-7 (Al-sensitive) and SMIF212-3 (Al-tolerant) were grown for fourteen days in nutrient solution (without P and pH 4.5±0.1) under exposure to combinations of Al (0 and 1.85mM) and Si (0, 0.5 and 1.0mM). After this period, shoot and roots of the two genotypes were collected to determine Al content in tissues and assess morphological parameters of root and shoot growth. Roots of both genotypes accumulated more Al than shoots and the Al-tolerant genotype accumulated more Al than the sensitive one, both in roots and in shoot. Furthermore, the presence of 0.5 and 1.0mM Si together with Al reduced the Al content in shoot in both genotypes and in roots of the Al-tolerant genotype, respectively. Si ameliorated the toxic effects of Al with regard to number of root branches and leaf number in both potato genotypes. Si has the potential to mitigate the toxic effects of Al in potato plants regardless of Al sensitivity.

A toxidez do alumínio (Al) é um fator limitante da produção agrícola em solos ácidos, os quais cobrem cerca de 60% do território Brasileiro. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do Al no crescimento e na concentração de Al nos tecidos de dois acessos de Pfaffia glomerata (BRA e JB/UFSM). As plantas foram cultivadas em sistema hidropônico, contendo cinco concentrações de Al (0, 50, 100, 150 e 200mg L-1) por 7 dias. Para a maioria dos parâmetros avaliados, houve interação significativa entre os dois acessos de P. glomerata e as concentrações de Al, sendo que, de modo geral, os tratamentos com Al afetaram negativamente o crescimento das plantas, especialmente as raízes. Além disso, o acesso BRA acumulou mais Al nos tecidos que o acesso JB/UFSM e, consequentemente, os parâmetros de crescimento foram afetados mais significativamente naquele acesso. Portanto, nossos resultados sugerem que, entre os acessos de P. glomerata estudados, BRA é menos indicado para usos medicinais quando cultivado em solos com altos níveis de Al, por acumular mais Al em seus tecidos.

Aluminum (Al) toxicity is a limiting factor for crop production in acid soils, which cover approximately 60% of the Brazilian territory. This study aimed to evaluate the effects of Al on growth and tissue Al concentration of two Pfaffia glomerata accessions (BRA and JB/UFSM). Plantlets were grown in a hydroponic system with five Al concentrations (0, 50, 100, 150 and 200mg L-1) for 7 days. Most of the evaluated parameters presented significant interaction between both P. glomerata accessions and Al levels in nutrient solution and, in general, Al treatments negatively affected plant growth, especially roots. Moreover, BRA accession showed higher Al accumulation in its tissues than JB/UFSM and, consequently in BRA accession the growth was impaired substantially. Furthermore, the results suggest that, between P. glomerata accessions studied, BRA is less appropriated for medicinal uses when grown in soils with high Al levels, due to the higher accumulation of tissue Al content.

Avaliou-se o efeito antiproliferativo de infusões de Pluchea sagittalis usando o teste de Allium cepa. Foram usadas infusões em três concentrações (2,5, 5 e 25g dm-3) de folhas cultivadas em três ambientes (in vitro, sala de crescimento climatizada e em campo). Foram usados seis grupos de bulbos para cada um dos 8 tratamentos e o os índices mitóticos foram obtidos a partir de 6000 células por tratamento. Concluiu-se que a infusão de folhas de P. sagittalis cultivadas em campo possui grande atividade antiproliferativa, bem como o sistema de cultivo de plantas influencia o potencial antiproliferativo.

We evaluated the antiproliferative effect of infusions from Pluchea sagittalis using the Allium cepa test. Infusions in three concentrations (2.5, 5, and 25 g dm-3) of leaves cultivated in three environments (in vitro, acclimatized growth chamber, and field) were used. Six onion bulbs were used for each of the eight treatments, and the mitotic index was obtained from 6000 cells per treatment. In conclusion, leaf infusions of P. sagittalis cultivated in the field have a high antiproliferative activity, as well as the cultivation system influences the antiproliferative potential.

Devido, principalmente, às ações antropogênicas, tais como industrialização e uso de insumos na agricultura, os níveis de cádmio têm aumentado em muitos solos agrícolas. O presente trabalho objetivou caracterizar o efeito desse metal no crescimento in vitro de duas cultivares de batata, 'Asterix' e 'Macaca'. Segmentos nodais de plantas previamente estabelecidas in vitro foram submetidos a doses de cádmio de 0 (controle), 100, 200, 300, 400 e 500µM em meio de cultivo MS. Avaliou-se o número de raízes aos 15 dias após a inoculação (DAI) dos explantes, o comprimento das raízes e da parte aérea, o número de segmentos nodais e de folhas e a matéria fresca e seca das raízes e da parte aérea aos 22DAI. O cádmio afetou negativamente o crescimento das duas cultivares de batata, demonstrando que ambas são sensíveis a esse metal.

Levels of cadmium have been increasing in many agricultural soils mainly due to the anthropogenic actions, such as industrialization and use of inputs in the agriculture. The present research aimed at characterizing the effect of this metal on in vitro growth of two potato cultivars, 'Asterix' and 'Macaca'. Nodal segments of plants previously in vitro established were submitted to cadmium concentration of 0 (control), 100, 200, 300, 400 and 500µM in MS. Number of roots was evaluated at 15 days after inoculation (DAI) of the explants, and root and shoot length, number of nodal segments and leaves, and fresh and dry mass of roots and shoot were evaluated at 22DAI. Cadmium negatively affected the growth of the two potato cultivars, demonstrating that both are sensible to this metal.

O objetivo deste estudo foi caracterizar o efeito do alumínio (Al) na concentração de zinco (Zn), manganês (Mn), ferro (Fe) e cobre (Cu) em quatro clones de batata (Macaca e Dakota Rose: sensíveis ao Al; e SMIC148-A e Solanum microdontum: tolerantes ao Al) crescendo em solução nutritiva (pH 4,0) com 0, 50, 100, 150 e 200mg Al L-1. A concentração de Zn e Fe em raízes diminuiu linearmente com o aumento dos níveis de Al nos clones Macaca, SMIC148-A e Dakota Rose e aumentou linearmente em S. microdontum. Na parte aérea, a concentração de Zn mostrou resposta quadrática ao Al em S. microdontum e SMIC148-A, enquanto no clone Dakota Rose houve uma resposta cúbica. Nos clones S. microdontum, SMIC148-A e Dakota Rose, a concentração de Fe mostrou resposta quadrática ao Al. A concentração de Mn em raízes diminuiu linearmente em relação ao Al nos clones Macaca e SMIC148-A e aumentou linearmente em S. microdontum. Para Dakota Rose e SMIC148-A, a concentração de Mn mostrou uma resposta quadrática em relação ao Al em raízes e parte aérea. A concentração de Mn na parte aérea aumentou de forma cúbica com os níveis de Al no clone Dakota Rose. Na parte aérea, não houve alteração na concentração de Zn e Fe na Macaca e de Mn nos clones Macaca e S. microdontum. Em raízes e na parte aérea, a concentração de Cu aumentou linearmente no clone Dakota Rose e mostrou resposta quadrática no clone Macaca. A concentração de Cu mostrou resposta quadrática com os níveis de Al em raízes dos clones S. microdontum e SMIC148-A. Na parte aérea, a concentração de Cu aumentou linearmente no clone S. microdontum e diminuiu linearmente no clone SMIC148-A com o aumento nos níveis de Al. Portanto, a acumulação excessiva de Al afetou negativamente a absorção e a distribuição de Zn, Fe, Mn e Cu nas raízes e na parte aérea dos clones de batata. A resposta da concentração de Cu na parte aérea ao Al foi menos alterada nos clones Al-tolerantes que naqueles Al-sensíveis. A tolerância ao Al em S. microdontum pode estar conectada com os maiores níveis de Zn, Fe e Mn nas raízes.

The objective of this study was to evaluate the effects of aluminum (Al) on the zinc (Zn), manganese (Mn), iron (Fe) and copper (Cu) concentrations in four potato clones (Macaca and Dakota Rose: both Al-sensitive clones; and SMIC148-A and Solanum microdontum: both Al-tolerant-clones), grown in a nutrient solution (pH 4.00) with 0, 50, 100, 150 and 200mg Al L-1. Root Zn and Fe concentrations decreased linearly with the increase of Al levels in Macaca, SMIC148-A and Dakota Rose and increased linearly in S. microdontum. Shoot Zn concentration showed a quadratic relationship with Al in S. microdontum and SMIC148-A, but a curvilinear response in Dakota Rose. Shoot Fe concentration showed a quadratic relationship with Al in S. microdontum, SMIC148-A and Dakota Rose. Root Mn concentration decreased linearly in Macaca and SMIC148-A, and increased linearly in S. microdontum with Al levels. Mn concentration showed a quadratic relationship with Al in roots of Dakota Rose and in shoot of SMIC148-A, and increased curvilinearly with Al levels in shoot of Dakota Rose. In shoot, there was no alteration in Zn, Fe and Mn in Macaca and Mn concentration in S. microdontum. Roots and shoot Cu concentration increased linearly in Dakota Rose, and showed quadratic relationship with Al in Macaca. Roots Cu concentration showed a quadratic relationship with Al levels in S. microdontum and SMIC148-A. Shoot Cu concentration increased linearly in S. microdontum, and decreased linearly in SMIC148-A. Therefore, the excessive Al accumulation affected the uptake and distribution of Zn, Fe, Mn and Cu in roots and shoot of potato clones.The response of shoot Cu concentration to Al was less altered in the Al-tolerant clones than was in Al-sensitive clones. Aluminum tolerance in S. microdontum may be connected with greater levels of Zn, Fe and Mn in the roots.