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.

Plântulas de Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen foram cultivadas em cinco níveis (0, 20, 40, 60 e 80 μM) de cádmio (Cd) em um sistema hidropônico durante 7 d, visando-se analisar o crescimento, as concentrações de micronutrientes, clorofilas e carotenóides, bem como as atividades da desidratase do ácido δ-aminolevulínico (ALA-D; E.C.4.2.1.24) e fosfatase ácida (AP; E.C.3.1.3.2) nas plantas. A concentração de Cd, na parte aérea e raízes, aumentou com o incremento dos níveis de Cd. A concentração de Cd nas raízes foi, em média, 12 vezes maior do que na parte aérea. O comprimento das raízes não foi afetado pelos tratamentos de Cd. Em contraste, a biomassa seca da parte aérea e raízes aumentou significativamente pela adição de 20 e 40 μM Cd. Além disso, a biomassa seca total das plantas somente diminuiu no nível de 80 μM Cd em relação à das plantas-controle. Por outro lado, a biomassa radicular diminuiu significativamente pela adição de Cd a níveis superiores a 40 μM. Constatou-se resposta dependente do órgão e do micronutriente à toxicidade de Cd. As concentrações de Zn e Cu na parte aérea e raízes não foram alteradas pela presença de Cd. A absorção de Mn foi diminuída pelo estresse de Cd, porém sua translocação não foi alterada. Um efeito sinergístico do Cd na concentração de Fe nas raízes foi observado nos níveis de 20 e 80 μM Cd. As atividades da ALA-D e AP foram diminuídas com o incremento dos níveis de Cd, porém a ALA-D foi mais afetada. Naquelas concentrações de Cd, a concentração de clorofila também foi diminuída. Houve uma correlação positiva entre as concentrações de carotenóides e clorofila. Os resultados indicam que a P. glomerata parece ter algum grau de tolerância ao Cd.

Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen plantlets were grown under different cadmium (Cd) concentrations (0, 20, 40, 60 and 80 μM) in a hydroponic system during 7 d. Plant growth, micronutrient, chlorophyll and carotenoid concentrations, as well as δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D; E.C.4.2.1.24) and acid phosphatase (AP; E.C.3.1.3.2) activities were then analysed. Cadmium concentration in both shoots and roots increased with increasing external Cd levels. Metal concentration was on average 12-fold greater in root than in shoot tissues. Root length was unaffected by Cd treatments. In contrast, dry weight of both shoot and roots increased significantly upon addition of 20 and 40 μM Cd. Moreover, shoot and total plant dry weight was only reduced in plants treated with 80 μM Cd. Conversely, root dry weight decreased significantly upon addition of Cd concentrations above 40 μM. A micronutrient- and organ-dependent response to Cd toxicity was observed. Zinc and Cu concentrations in both shoot and roots did not alter upon treatment with Cd. Cadmium stress reduced Mn uptake but not its translocation within the plant. A synergistic effect of Cd on Fe concentration in root at 20 μM and 80 μM Cd levels was observed. The activity of AP, and especially that of ALA-D, was reduced with increasing Cd levels. At those these Cd levels, chlorophyll concentration was also reduced. There was a positive correlation between concentrations of carotenoids and chlorophylls. Our results indicate that P. glomerata seems to have some degree of Cd tolerance.

O presente trabalho objetivou avaliar o efeito do pH do meio de cultivo sobre alguns parâmetros de crescimento da Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen cultivada in vitro, bem como checar se o crescimento dos explantes altera o pH do meio ao longo do período de cultivo. Foram testados quatro tratamentos constituídos de distintos valores de pH (3,7; 5,0; 6,0 e 7,5) do meio de cultivo. O pH do meio de cultivo foi ajustado antes da inclusão do agar (6g L-1 - Merck) e da autoclavagem. Como fonte de explantes foram utilizadas segmentos nodais de plantas previamente estabelecidas in vitro em meio MS. Dos nove aos 15 dias após a inoculação (DAI) dos segmentos nodais, verificou-se maior número de raízes em pH 6,0 e o menor no pH 7,5. Aos 35 DAI, o comprimento da maior brotação e o número total de segmentos nodais por planta foram maiores em torno de pH 6,0. Aos 35 DAI, observou-se menor crescimento em biomassa de raízes em pH 3,7. Já a parte aérea apresentou menor biomassa em pH 7,5. Aos 35 DAI, a produção de matéria fresca e seca total da plântula foi maior em pH próximo a 6,0. Concluiu-se que valores de pH do meio de cultivo próximos a 6,0, ajustados antes da autoclavagem, são ideais para o crescimento da P. glomerata cultivada in vitro. Também se verificou que o crescimento da plântula modificou significativamente o pH do meio de cultivo.

The present research aimed to evaluate the effect of culture medium pH on some growth parameter of Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen in vitro cultured plantlets, as well as to check whether the explant´s growth alters the culture medium pH. Four treatments consisted of different values (3.7; 5.0; 6.0 and 7.5) of culture medium pH were tested. The culture medium pH was adjusted prior to the addition of agar (6g L-1 - Merck) and autoclaving. Nodal segments from asseptic plants grown in MS medium were used as explants. From 9 to 15 days after inoculation (DAI) of nodal segments, the higher number of roots was obtained at pH 6.0, and the lower at pH 7.5. At 35 DAI, both length of the higher sprout and total number of nodal segments per plantlet were greater at about pH 6.0. At 35 DAI, roots biomass was lower at pH 3.7. On the other hand, shoots biomass was lower at pH 7.5. Fresh and dry matter of the whole plantlet was greater at pH around 6.0. In conclusion, values of culture medium pH near to 6.0, adjusted prior to autoclaving, are ideal for the growth of P. glomerata in vitro cultured plantlets. Moreover, the in vitro growth of plantlet modified significantly the culture medium pH.

Este trabalho teve por objetivo caracterizar as exigências nutricionais de mudas de ginseng brasileiro (Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen) em Argissolo Vermelho distrófico arênico pela técnica do nutriente faltante. Plantas de P. glomerata produzidas in vitro e aclimatizadas ex vitro foram usadas como material inicial para o experimento em casa de vegetação. Aos 10 dias após o transplante para o solo, através de soluções nutritivas, foram realizadas as adubações correspondentes a nove tratamentos: controle (sem adubação), adubação completa (com macro e micronutrientes) e as omissões individuais de N, P, K, Ca, Mg, S e dos micronutrientes (Zn, B, Cu, Fe, Mn e Mo). Aos 60 dias de cultivo, avaliaram-se os parâmetros de crescimento das plantas. O número de folhas por planta foi o parâmetro de crescimento mais afetado pela ausência dos nutrientes N, K, S e P na adubação. O efeito da omissão dos nutrientes na adubação foi diferenciado quanto à partição de biomassa entre os órgãos da planta. A biomassa acumulada pela parte aérea obedeceu à seguinte ordem decrescente, em relação à omissão do nutriente: Mg <FONT FACE=Symbol>@</FONT> micronutrientes > Ca <FONT FACE=Symbol>@</FONT> adubação completa > P > S > K > N <FONT FACE=Symbol>@</FONT> controle. Já a biomassa radicular obedeceu à seguinte ordem decrescente: Mg <FONT FACE=Symbol>@</FONT> adubação completa <FONT FACE=Symbol>³</FONT> P <FONT FACE=Symbol>³</FONT> micronutrientes <FONT FACE=Symbol>³</FONT> S <FONT FACE=Symbol>³</FONT> Ca > N > K <FONT FACE=Symbol>@</FONT> controle. Plantas jovens de P. glomerata cultivadas em Argissolo Vermelho distrófico arênico apresentaram grande redução no crescimento pela ausência de N, K, S e P na adubação. As omissões de Mg e dos micronutrientes na adubação não foram limitantes para o crescimento das plantas jovens.

This study aimed to characterize the nutritional demands of the young plants of Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen) in a Paleudalf soil by means of the missing nutrient technique. Plantlets of P. glomerata produced in vitro and acclimatized ex vitro were used as start matter for the glasshouse experiment. Ten days after plant transfer to soil, fertilizations (by means of nutritive solutions) were done corresponding to nine treatments: control (without fertilization), complete fertilization (with macro and micronutrients), and with the omissions of N, P, K, Ca, Mg, S and micronutrients (Zn, B, Cu, Fe, Mn and Mo). At 60 days of cultivation, several growth parameters were evaluated. The number of leaves per plant was the growth parameter most affected by omission of N, K, S and P in the fertilization. The effect of nutrient omission in the fertilization on biomass partitioning between plant organs were differentiated. Accumulated shoot biomass obeied the following decreasing order, in relation with the nutrient omission: Mg <FONT FACE=Symbol>@</FONT> micronutrients > Ca <FONT FACE=Symbol>@</FONT> complete fertilization > P > S > K > N <FONT FACE=Symbol>@</FONT> control. While the root biomass obeied the following decreasing order: Mg <FONT FACE=Symbol>@</FONT> complete fertilization <FONT FACE=Symbol>³</FONT> P <FONT FACE=Symbol>³</FONT> micronutrients <FONT FACE=Symbol>³</FONT> S <FONT FACE=Symbol>³</FONT> Ca > N > K <FONT FACE=Symbol>@</FONT> control. Young plants of P. glomerata grow in a Paleudalf soil showed greater reduction in growth by omission of N, K, S and P in the fertilization. The omission of Mg and micronutrients in the fertilization were not limiting to the growth of young plants.

Atoxicidade do alumínio é um problema sério em solos brasileiros e a seleção de clones de batata é uma estratégia importante para produzir essa cultura em tais solos. Clones de batata, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose e Solanum microdontum, foram cultivados em solução nutritiva (pH 4.0) com 0, 50, 100, 150 e 200 mg Al L-1. Após 7 d, o teor de Al em raízes e parte aérea em todos clones aumentou linearmente com o suprimento de Al. Baseado no crescimento relativo da raiz, os clones S. microdontum e SMIC148-A foram considerados tolerantes ao Al, enquanto os clones Macaca e Dakota Rose foram considerados sensíveis. O crescimento da parte aérea do clone Macaca diminuiu linearmente com o Al. A concentração de H2O2 nas raízes de ambos os clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes houve decréscimo (SMIC148-A) ou falta de resposta (S. microdontum). A concentração de H2O2 na parte aérea aumentou linearmente em Macaca, enquanto em Dakota Rose houve uma relação quadrática com os níveis de Al. Por outro lado, nos clones tolerantes ao Al a concentração de H2O2 não foi alterada (S. microdontum) ou foi reduzida (SMIC148-A). A atividade da catalase (CAT) nas raízes de ambos clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes não houve alteração (SMIC148-A) ou, então, redução (S. microdontum). Na parte aérea, a atividade da CAT em S. microdontum aumentou com o suprimento de Al. Em todos clones de batata, a concentração de clorofila variou curvilinearmente em relação ao suprimento de Al; nos clones sensíveis, a concentração de clorofila diminuiu pela adição de Al em níveis acima de 100 mg L-1, porém em SMIC148-A houve aumento na presença de Al (na faixa próxima a 100 e 150 mg L-1) e diminuição em S. microdontum, independentemente do tratamento de Al. A concentração de carotenóides nos clones sensíveis ao Al diminuiu linearmente, em resposta ao Al. O Al aumentou a peroxidação lipídica em raízes dos clones sensíveis, enquanto na parte aérea houve aumento linear nesses clones e também em S. microdontum (próximo a 50 mg Al L-1). A oxidação protéica foi observada principalmente nas raízes dos clones sensíveis ao alumínio. Entretanto, foi observada oxidação protéica na parte aérea de todos clones de batata, em resposta ao Al. Estes resultados indicam que o estresse oxidativo causado por Al em batata pode prejudicar vários componentes celulares, principalmente nos clones sensíveis ao metal.

Aluminum toxicity is a serious problem in Brazilian soils and selecting potato clones is an important strategy to produce this crop on these kinds of soils. Potato clones, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose, and Solanum microdontum, were grown in a nutrient solution (pH 4.0) with 0, 50, 100, 150 and 200 mg Al L-1. After 7 d, Al concentration in both root system and shoot of all clones increased linearly with increasing Al levels. Based on relative root growth, S. microdontum and SMIC148-A were considered Al-tolerant clones, whereas Macaca and Dakota Rose were considered Al-sensitive. Shoot growth in Macaca linearly decreased with increasing Al levels. Root H2O2 concentration in both Al-sensitive clones increased with increasing Al supply, whereas in Al-tolerant clones it either decreased (SMIC148-A) or demonstrated no alteration (S. microdontum). Shoot H2O2 concentration increased linearly in Macaca, whereas for Dakota Rose it showed a quadratic relationship with Al levels. On the other hand, shoot H2O2 concentration in the Al-tolerant clones either demonstrated no alteration (S. microdontum) or presented lower levels (SMIC148-A). Root catalase (CAT) activity in both Al-sensitive clones increased with increasing Al levels, whereas in Al-tolerant clones it either demonstrated no alteration (SMIC148-A) or presented lower levels (S. microdontum). Shoot CAT activity in the S. microdontum increased curvilinearly with increasing Al levels. In all potato clones, chlorophyll concentration showed a curvilinear response to Al supply, where in Al-sensitive clones it decreased upon addition of Al exceeding 100 mg L-1, but in SMIC148-A it increased at levels between approximately 100 and 150 mg L-1, and decreased in S. microdontum regardless of the Al level. Carotenoid concentrations in the Al-sensitive clones were linearly decreased with increasing Al levels. Aluminum supply caused root lipid peroxidation only in the Al-sensitive clones, whereas in the shoot it increased linearly in the Al-sensitive clones and in S. microdontum it only increased at around 50 mg L-1. Most of root protein oxidation was only observed in the Al-sensitive clones. However, shoot protein oxidation was increased with increasing Al levels for all potato clones. These results indicate that oxidative stress caused by Al in potato may harm several components of the cell, mainly in Al-sensitive clones.