A caracterização de características do sistema radicular é uma das áreas de pesquisa que ainda está engatinhando, particularmente na cana-de-açúcar. A integração de múltiplas abordagens para fenótipo preciso de raízes de cana-de-açúcar leva a resultados abrangentes e holísticos, permitindo a utilização de características e mecanismos identificados para melhoramento convencional e molecular.
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Artigo de método
Abordagens de fenotipagem multifacetada para caracterizar sistemas radiculares de cana-de-açúcar
Neste artigo
Resumo
Resumo
As raízes são os principais condutores de água e nutrientes e desempenham um papel vital na manutenção do crescimento e rendimento em ambientes estressantes. O estudo das raízes das plantas apresenta dificuldades metodológicas na avaliação e amostragem in situ , o que é especialmente verdadeiro para a cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Os métodos tradicionais durante a década de 1920 documentaram a variação genotípica nos sistemas radiculares da cana-de-açúcar, após o que poucos estudos foram relatados sobre as características radiculares da cana-de-açúcar per se até recentemente. Além da morfologia, as características da rizosfera, incluindo efeitos alelopáticos e/ou afinidade pela simbiose microbiana, determinam o estabelecimento e a sobrevivência da planta.
Em última análise, os sistemas radiculares definem a produtividade acima do solo da cana-de-açúcar. Com o ímpeto para variedades resistentes ao clima, está se tornando mais relevante explorar e utilizar a variabilidade nas características do sistema radicular da cana-de-açúcar. Este artigo descreve abordagens multifacetadas para a fenotipagem de raízes de cana-de-açúcar, incluindo escavação de campo por amostragem de trincheiras, o uso de um amostrador de núcleo de raiz, plataformas elevadas para amostragem de raízes e cultivo de plantas sob cultura hidropônica, empregadas por uma equipe de cientistas do Conselho Indiano de Pesquisa Agrícola-Instituto de Melhoramento de Cana-de-Açúcar (ICAR-SBI).
A escavação de campo por amostragem de trincheira é imperativa para avaliar as raízes das plantas em seu ambiente natural de crescimento. O uso de plataformas elevadas simulando condições de campo e um amostrador de núcleo radicular são abordagens alternativas, com redução considerável no tempo, tamanho amostral uniforme e menor perda de material radicular. A cultura de plantas hidropônicas permite o estudo da morfologia, características anatômicas e biologia da rizosfera, incluindo a exsudação de compostos orgânicos e interações microbianas. Os dados gerados a partir de diferentes experimentos usando diversos métodos de amostragem aumentam a riqueza de informações sobre as características do sistema radicular da cana-de-açúcar.
Introdução
A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), uma importante fonte de alimento e bioenergia, é uma importante cultura industrial adequada para cultivo em muitos países com condições climáticas tropicais e subtropicais. Devido à via fotossintética C4 para assimilação de carbono, a cana-de-açúcar é altamente produtiva, utilizando eficientemente insumos agrícolas, como água e fertilizantes. O processamento pós-colheita da cana-de-açúcar produz produtos economicamente valiosos, como açúcar e açúcar mascavo, juntamente com seus subprodutos - melaço, etanol e energia. A cana-de-açúcar é produzida por quase 100 países em uma área de....
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Protocolo
1. Escavação de campo por amostragem de valas
- Cultivar híbridos comerciais de cana-de-açúcar (doravante denominados "variedades") no campo a partir de pegamentos de duas gemas plantados em espaçamento de 120 cm, com 90 cm dentro das linhas, seguindo o pacote de práticas (POP) recomendado para garantir o bom estabelecimento e crescimento da cultura.
- No final da fase de maturação da cultura, contrate uma escavadeira para cavar uma trincheira (1,5 m de profundidade e 1,0 m de largura) no campo. Por meio de jato de água contínuo, certifique-se de que os solos das zonas radiculares sejam limpos sem danificar as raízes (
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Resultados
Variação nas características morfológicas radiculares de variedades de cana-de-açúcar
Imagens representativas do sistema radicular em Co 62175, escavadas do campo por amostragem de trincheiras e cultivadas em uma configuração hidropônica, são apresentadas na Figura 5A, B. Raízes longas (~ 100 cm) foram observadas nas variedades Co 62175 e Co 99006, enquanto Co 99006 registrou o maior peso de raiz (127 g · aglomerado − 1). As características rad.......
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Discussão
Os sistemas radiculares definem a produtividade acima do solo da cana-de-açúcar, exigindo que todas as suas facetas sejam exploradas e compreendidas minuciosamente para o desenvolvimento de variedades resistentes ao clima. Uma equipe de cientistas do ICAR-SBI, composta por fisiologistas de plantas, um microbiologista, um engenheiro agrônomo, um bioquímico e melhoristas de plantas, empregou abordagens multifacetadas para a fenotipagem de raízes de cana-de-açúcar, incluindo escavação de ca.......
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Divulgações
Todos os autores declaram que não há conflitos de interesse.
Agradecimentos
Os autores reconhecem a infraestrutura e o apoio estendidos pelo Diretor do ICAR-Sugarcane Breeding Institute, Coimbatore, para o estabelecimento de instalações de fenotipagem radicular para cana-de-açúcar. O financiamento fornecido pelo Conselho de Pesquisa em Ciência e Engenharia, Departamento de Ciência e Tecnologia, Governo da Índia, na forma de Prêmio de Pesquisa em Início de Carreira para KV (ECR / 2017/000738), é devidamente reconhecido. Os autores agradecem a Brindha, Karpagam, Rajesh, Sivaraj e Amburose por sua assistência na geração de dados de maneira meticulosa.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Bomba de aeração com acessórios de tubulação | Comprado de fontes locais | NA | Utilizado para cultivo hidropônico de cana-de-açúcar |
| Ácido bórico | Sisco Research Laboratories, Índia | 80266 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Nitrato de cálcio | Central Drug House, Índia | 27606 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Medula de coco compostada | Comprado de fontes locais | NA | Usado para germinar pegamentos de cana-de-açúcar |
| Sulfato cúprico | Sisco Research Laboratories, Índia | 38869 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| DEAE-celulose | Sisco Research Laboratories, Índia | 10529 | resina de troca aniônica para processamento de exsudatos radiculares |
| Sal monossódico EDTA-férrico | Sisco Research Laboratories, Índia | 59389 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Estrume de quintal | Comprado de fontes locais | NA | Usado para germinar pegamentos de cana-de-açúcar |
| Tanques de vidro | Fabricado internamente | NA | Utilizado para cultivo hidropônico de cana-de-açúcar |
| HPLC | Tecnologias Agilent | 1200 Infinito | Quantificação de ácidos orgânicos em exsudatos radiculares |
| Sulfato de magnésio | Sisco Research Laboratories, Índia | 29117 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Cloreto de manganês | Sisco Research Laboratories, Índia | 75113 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Ácido molibdico | Sisco Research Laboratories, Índia | 49664 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Di-hidrogenofosfato de potássio | Central Drug House, Índia | 29608 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Nitrato de potássio | Central Drug House, Índia | 29638 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
| Protrays | Fabricado internamente | NA | Usado para germinar pegamentos de cana-de-açúcar |
| Solo vermelho | Comprado de fontes locais | NA | Usado para germinar pegamentos de cana-de-açúcar |
| Amostrador de núcleo raiz | Fabricado internamente | NA | Usado para amostragem de raiz in situ |
| Areia | Comprado de fontes locais | NA | Usado para germinar pegamentos de cana-de-açúcar |
| Seralite-120 | Sisco Research Laboratories, Índia | 14891 | resina de troca catiônica para processamento de exsudatos radiculares |
| Estrutura de suporte | Comprado de fontes locais | NA | Utilizado para cultivo hidropônico de cana-de-açúcar |
| Bomba de motor de água | Comprado de fontes locais | NA | Utilizado para cultivo hidropônico de cana-de-açúcar |
| Papel de filtro Whatman grau 1 | Científico Universal | 1001090 | Processamento de exsudatos de raiz |
| WinRhizo PRO (software) | Regent Instruments Inc., Canadá | STD4800 | Scanner de raiz bidimensional com software para análise de raízes |
| Sulfato de zinco | Sisco Research Laboratories, Índia | 76455 | Preparação da solução de Hoagland modificada |
Referências
- Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). Crops and livestock products. FAOSTAT. , Available from: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC (2019).
- Venkatraman, T. S., Thomas, R. Studies of sugarcane roots at different stages of growth. Agricultural Journal of India. 23, 166-176 (1928).
- Smith, D. M., Inman-Bamber, N. G., Thorburn, P. J.
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Reimpressões e permissões
