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Roots of annual plants: stress tolerance, nutrient absorption, genotype selection

Authors/Autores:

Gonçalves SL, Lynch JP

Source/Fonte:

Embrapa Soja, Documentos 357, ISSN 2176-2937, Nov 2014

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Abstract/Resumo:

Roots of annual plants: tolerance to environmental stresses, efficiency in absorbing nutrients and methods for selection of genotypes 

This paper outlines the potential of the root systems of plants for agronomic science considering the increasing water and nutrient limitation in current and possible future global scenario. Theoretical concepts about the functionality of root architecture, the importance of traits such as root hairs and details of anatomy are discussed, emphasizing the formation of aerenchyma facing environmental stresses, to basically mono annuals and dicots. The characteristic roots of these plants are differentiated showing ideotypes to acquire water and nutrients, especially phosphorus and nitrogen. It highlighted the importance of the root hairs to the increase of phosphorus absorption area of the roots and for the release of phosphorus from the soil, in addition to water absorption. Such anatomical details are the changes occurring in the cells of the cortex of the roots, forming aerenchyma before environmental stresses such as hypoxia, water deficiency, deficiency of phosphorus and nitrogen. As part methodological techniques for obtaining and handling roots and evaluating traits highlighted above have considered important for plant breeding are described. It is possible to select plants with the optimal architecture of roots and plants whose roots hairs length and density are ideal for certain environments.

Furthermore, with stresses, the formation of aerenchyma enables the plant to be metabolically more efficient. Finally an approach was taken on what are the ideotypes of roots considering the Brazilian scenario, involving the water distribution and sowing dates for key agricultural environments in the country and possible climate change scenarios. Besides being a contribution to agronomic education on the subject focused on the whole, this work emphasizes the need for further work of selecting plants adapted to adverse conditions expected through breeding techniques, with a contribution to research on roots, still at an early stage in the country.

Raízes de plantas anuais: tolerância a estresses ambientais, eficiência na absorção de nutrientes e métodos para seleção de genótipos

Este trabalho descreve sucintamente a potencialidade dos sistemas radiculares das plantas para a ciência agronômica considerando as crescentes limitações hídricas e nutricionais possíveis no cenário global atual e futuro. São detalhados conceitos teóricos sobre a funcionalidade da arquitetura da raiz, a importância de traços como os pelos radiculares e detalhes da anatomia, enfatizando a formação de aerênquimas diante de estresses ambientais, para plantas anuais, basicamente mono e dicotiledôneas. São diferenciados os tipos característicos de raízes desses tipos de plantas mostrando os ideótipos para a aquisição de água e nutrientes, notadamente fósforo e nitrogênio. É destacada a importância dos pelos radiculares para o aumento da área de absorção de fósforo das raízes, para a liberação de fósforo do solo, além da absorção de água. Os referidos detalhes anatômicos são as modificações ocorrentes nas células do córtex das raízes, formando aerênquimas diante de estresses ambientais como hipoxia, deficiência hídrica, deficiência de fósforo e de nitrogênio. Como parte metodológica são descritas técnicas de obtenção e manuseio de raízes e de avaliação dos traços destacados acima já considerados importantes para o melhoramento de plantas, sendo possível selecionar plantas com a arquitetura ideal de raízes e plantas cujas raízes apresentem pelos em comprimento e densidade ideais para determinados ambientes. 

Além disso, diante de estresses, a formação de aerênquimas possibilita a planta seja mais eficiente metabolicamente. Por último foi feita uma aproximação sobre quais seriam os ideótipos de raízes considerando o cenário brasileiro, envolvendo a distribuição hídrica e as épocas de semeadura para os principais ambientes agrícolas do país e possíveis cenários de mudanças climáticas. Além de ser uma contribuição ao ensino agronômico sobre o tema enfocado, em seu todo, este trabalho enfatiza a necessidade de novos trabalhos de seleção de plantas adaptadas às esperadas condições adversas, por meio de técnicas de melhoramento, sendo uma contribuição às pesquisas com raízes, ainda em fase inicial no país.