Muitos estudos têm evidenciado o papel do K em atenuar os efeitos causados pelo excesso de Na em plantas. Contudo os mecanismos de interação entre estes dois íons a nível de planta inteira ainda não estão bem compreendidos. Este trabalho foi realizado com o objetivo de caracterizar mecanismos fisiológicos envolvidos na interação entre K e Na em plantas jovens de pinhão-manso (Jatropha curcas) expostas a diferentes concentrações desses íons. O estudo foi conduzido em casa de vegetação em delineamento experimental inteiramente casualizado com esquema fatorial 2 × 2, envolvendo combinações de duas concentrações de K e Na com cinco repetições, em solução nutritiva, perfazendo os seguintes tratamentos: K0Na0 (ausência de K e de Na), K0Na1 (0 mmol L-1 de K e 50 mmol L-1 de Na); K1Na0 (10 mmol L-1 de K e 0 mmol L-1 de Na); K1Na1 (10 mmol L-1 de K e 50 mmol L-1 de Na). Os íons K e Na apresentaram forte antagonismo em termos de taxas de transporte em caule, pecíolos e folhas. Quando a concentração de K externo foi ausente, as plantas de pinhão-manso apresentaram elevada taxa de transporte de Na para as folhas, fato que contribuiu para sua acumulação excessiva na parte aérea, induzindo sintomas visuais de toxidez. Inversamente, a presença de níveis adequados de K no meio externo foi capaz de atenuar a acumulação excessiva de Na nas diversas partes da planta, pela diminuição do fluxo de Na no xilema. Dessa forma, concentrações adequadas de K nas raízes podem mitigar os efeitos adversos do excesso de Na e reduzir seu conteúdo em tecidos de pinhão-manso.

A number of studies have pointed out how potassium can alleviate the effects of sodium toxicity on plants. However, the mechanisms of interaction between these two ions at the whole plant level are poorly understood so far. This study assessed some physiological mechanisms involved with the K-Na interaction in Jatropha curcas seedlings exposed to salinity. The experiment was carried out in a completely randomized, 2 × 2 factorial design (two Na and K levels in nutrient solution, with five replications). The plants were exposed to the following treatments: K0Na0 (absence of both Na and K), K0Na1 (0 mmol L-1 K and 50 mmol L-1 Na), K1Na0 (10 mmol L-1 K and 0 mmol L-1 Na) and K1Na1 (10 mmol L-1 K and 50 mmol L-1 Na). After the test period, the results showed a strong antagonistic interaction in terms of K and Na transport rates in roots, stems and leaves. Without [K]ext in the nutrient solution, the Na transport rate in physic nut leaves was high, contributing to an excessive accumulation of this ion in the shoot and inducing toxicity symptoms in leaves. Conversely, the presence of adequate K evels alleviated the excessive accumulation of sodium in various plant parts, causing a decrease in the xylem Na flux rate. These data suggest that [K]ext can mitigate the adverse effects of sodium excess and reduce sodium contents in Jatropha curcas tissues.

A salinidade é um dos principais fatores que limitam a produtividade das culturas no mundo principalmente em regiões semiáridas. Avaliou-se a resistência da fotossíntese de plantas jovens de pinhãomanso (Jatropha curcas L.) submetidas ao estresse salino. O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado com tratamentos em fatorial 2 x 3: duas concentrações de NaCl (0 e 100 mmol L-1) e três tempos de avaliação (7 e 14 dias de exposição e três dias de recuperação). As concentrações de Na+ e Cl- e a relação K+/Na+ nas folhas, após sete dias de exposição ao sal, não indicaram níveis tóxicos, sugerindo os efeitos osmóticos induzidos pelo NaCl prevaleceram sobre as causas iônicas. Sob essas condições, o estresse salino causou redução nos parâmetros de trocas gasosas, como fixação de CO2, condutância estomática e transpiração, mas ao contrário, não alterou a eficiência fotoquímica do fotossistema II. Após 14 dias de tratamento, os íons salinos atingiram concentrações muito elevadas nas folhas, provavelmente atingindo níveis tóxicos. Em tais condições, as trocas gasosas e a atividade fotoquímica sofreram forte redução causada pelo estresse iônico. O tratamento de recuperação não induziu queda intensa nas concentrações dos íons salinos nas folhas e nenhuma melhoria foi observada no desempenho fotossintético. Plantas jovens de pinhão manso são sensíveis a condições de salinidade elevada por NaCl, mostrando altas concentrações de Na+ e Cl-, baixa razão K+/Na+ e danos fotossintéticos intensos causados tanto por limitações estomáticas como por limitações bioquímicas.

Salinity is a major limiting factor to crop productivity in the world especially in semiarid regions. The aim of this study was to evaluate the photosynthetic resistance of Jatropha curcas (L.) young plants subjected to salt stress. The experiment was carried out in a completely randomized design with treatments in a 2 x 3 factorial: two NaCl levels (0 and 100 mmol L-1) and three harvest times: 7 and 14 days of salt exposure and three days of recovery. Leaf Na+ and Cl-concentrations and the K+/Na+ ratios, after seven days of salt exposure, did not reach ionic toxic levels, suggesting that the NaCl-induced osmotic effects prevailed over the ionic ones. Under this condition, the salt stress caused reduction in leaf gas exchange parameters, such as CO2 fixation, stomatal conductance and transpiration. In contrast, salt stress did not change the photochemical efficiency of photossystem II. Conversely, after 14 days of treatment, Na+ and Clions reached very high concentrations, up to toxic levels in leaves. Under such conditions, both leaf gas exchange and photochemistry suffered strong impairment probably caused by ionic toxicity. The recovery treatment for 3d did not significantly decrease the leaf salt concentrations and no improvement was observed in the photosynthetic performance. Physic nut young plants are sensitive to high NaCl-salinity conditions, with high leaf Na+ and Cl- concentrations, low K+/Na+ ratio and great photosynthetic damages due to stomatal and biochemical limitations.

Resumo O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar qual etapa da aquisição de nitrato (absorção, fluxo no xilema ou redução assimilatória) é mais influenciada pela presença do NaCl em feijão-caupi. Plântulas com 12 dias de idade foram tratadas com NaCl 50 mM em solução nutritiva durante 4 dias e as avaliações realizadas sob duas condições ambientais contrastantes: dia típico (pleno sol) e dia completamente nublado (nublado). A salinidade afetou mais intensamente o fluxo da seiva e o fluxo de nitrato no xilema do que a transpiração sob as duas condições ambientais. Plantas tratadas com NaCl mostraram uma intensa redução na taxa de absorção de nitrato e na atividade da redutase de nitrato nas folhas, tanto em pleno sol como em dia nublado, quando comparadas com as plantas não tratadas. A transpiração foi reduzida pela nebulosidade, enquanto que os fluxos da seiva e de nitrato permaneceram inalterados. A absorção de nitrato e a atividade da redutase de nitrato foram menos afetadas pela nebulosidade do que a transpiração, tanto no controle como nas plantas estressadas. A nebulosidade afetou mais intensamente as variáveis de estudo das plantas controle do que de plantas tratadas. Em adição, o NaCl reduziu a concentração de nitrato em raiz, caule e folha nos dois ambientes, enquanto que a nebulosidade afetou somente nas folhas, tanto no controle como nas plantas estressadas. A salinidade afeta mais negativamente o fluxo de nitrato no xilema do que os processos de absorção e assimilação desse íon nas folhas de feijão-caupi.

Abstract This work was carried out to evaluate what is the nitrate acquisition stage (nitrate uptake, xylem nitrate flux or assimilatory reduction) most influenced by the presence of NaCl in cowpea. Twelve day-old seedlings were treated with 50 mM of NaCl in nutrient solution during four days and measurements carried out under two contrasting environmental conditions: typical day (full sun) and completely cloudy day (cloudiness). The salinity affected more intensely the xylem sap flux and nitrate flux than transpiration. Plants treated with NaCl showed a strong decrease in both nitrate uptake rate and leaf nitrate reductase activity as in the full sun as in cloudy day. Transpiration was reduced by the cloudiness while xylem sap flux and nitrate flux remained unchanged, in both salt-treated and control. Moreover, nitrate uptake and nitrate reductase activity were less affected by cloudiness than the transpiration. In addition, NaCl negatively affected nitrate accumulation in roots, stems and leaves while the cloudiness affected only the leaf nitrate accumulation, both in control and stressed plants. Salinity affects more negatively the nitrate xylem flux, as compared with the nitrate uptake and nitrate assimilatory reduction in cowpea leaves.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a acumulação de solutos orgânicos e inorgânicos e suas contribuições para o ajustamento osmótico de folhas de pinhão-manso (Jatropha curcas L.) submetido à salinidade. O experimento foi conduzido em delineamento experimental inteiramente casualizado, com cinco tratamentos (0, 25, 50, 75 e 100 mmol L-1 de NaCl) e quatro repetições. As plantas foram cultivadas hidroponicamente em casa de vegetação, em condições controladas de fotoperíodo (12 horas), temperatura (média de 28ºC) e umidade relativa do ar (média de 65%), com radiação fotossinteticamente ativa máxima média de 700 µmol m-1 s-1. O potencial osmótico das folhas decresceu progressivamente e variou de -0,84 a -2,05 MPa, enquanto o conteúdo relativo de água aumentou nos tratamentos com 75 e 100 mmol L-1. Os íons Na+ e Cl- foram os mais importantes, em termos quantitativos, e contribuíram com cerca de 52 e 20%, respectivamente, para o ajustamento osmótico das folhas de plantas tratadas com NaCl. A contribuição do K+ decresceu de modo acentuado e foi de 17 e 5% nos tratamentos com 25 e 100 mmol L-1 de NaCl. A contribuição média dos solutos orgânicos, açúcares, aminoácidos, glicina betaína e prolina, foi de 5,5, 6, 4 e 0,03%, respectivamente. As folhas de pinhão-manso ajustam-se osmoticamente em presença de salinidade, e mantêm bom nível de hidratação, principalmente por meio da acumulação de Na+ e Cl-. A glicina betaína tem papel quantitativo mais importante do que a prolina no ajustamento osmótico, tanto em presença quanto em ausência de salinidade.

The objectives of this work were to evaluate the organic and inorganic solutes accumulation and measure their contribution to the osmotic adjustment of physic nut (Jatropha curcas L.) leaves under salinity. The experiment was carried out using a completely randomized design with five treatments (0, 25, 50, 75, and 100 mmol L-1 of NaCl) and four replications. Plants were hydroponically grown under greenhouse controlled conditions of photoperiod (12 hours), temperature (average of 28ºC), relative humidity (average of 65%), and with maximum photosynthetically active radiation average of 700 µmol m-1 s-1. The leaf osmotic potential decreased progressively, changing from -0.84 to -2.05 MPa, while the relative water content increased in the 75 and 100 mmol L-1 treatments. The relative contribution of Na+ and Cl-ions were the most important quantitatively for the leaf osmotic adjustment of salt-treated plants, 52 and 20%, respectively. The relative contribution of K+ decreased significantly with added salt, changing from 17 to 5% as the NaCl level increased from 25 to 100 mmol L-1. The average contribution of sugars, amino acids, glycinebetaine, and proline was approximately 5.5, 6, 4, and 0.03%, respectively. The physic nut leaves exhibited an effective osmotic adjustment under salinity, maintaining their hydration status, mainly via Na+ and Cl-accumulation. Glycinebetaine was more important to osmotic adjustment than proline in both salt-treated and untreated plants.