Root phosphatase activity, plant growth and phosphorus accumulation of maize genotypes

Abstract

The activity of the enzyme phosphatase (P-ase) is a physiological characteristic related to plant efficiency in relation to P acquisition and utilization, and is genetically variable. As part of a study on maize genotype characterization in relation to phosphorus (P) uptake and utilization efficiency, two experiments were set up to measure phosphatase (P-ase) activity in intact roots of six local and improved maize varieties and two sub-populations. Plants were grown at one P level in nutrient solution (4 mg L-1) and the P-ase activity assay was run using 17-day-old plants for varieties and 24-day-old plants for subpopulations. Shoot and root dry matter yields and P concentrations and contents in plant parts were determined, as well as P-efficiency indexes. Root P-ase activity differed among varieties, and highest enzimatic activities were observed in two local varieties -'Catetão' and 'Caiano' -and three improved varieties -'Sol da Manhã', 'Nitrodente' and 'BR 106'. 'Carioca', a local variety, had the lowest activity. Between subpopulations, 'ND2', with low yielding and poorly P-efficient plants, presented higher root P-ase activity as compared to 'ND10', high yielding and highly P-efficient plants. In general, subpopulations presented lower P-ase activities as compared to varieties. Positive and/or negative correlations were obtained between P-ase activity and P-efficiency characteristics, specific for the genotypes, not allowing inference on a general and clear association between root-secreted phosphatase and dry matter production or P acquisition. Genotypic variability must be known and considered before using P-ase activity as an indicator of P nutritional status, or P tolerance, adaptation and efficiency under low P conditions.A atividade da enzima fosfatase é uma característica fisiológica relacionada à eficiência de aquisição e utilização de P pelas plantas e apresenta variação genotípica. Como parte de um estudo de caracterização de genótipos de milho quanto a características relacionadas à eficiência a fósforo, foram realizados dois experimentos para medir a atividade da fosfatase ácida de raízes intactas de seis variedades locais e melhoradas e de duas subpopulações. As plantas foram cultivadas em solução nutritiva com uma dose de P (4 mg L-1) e a determinação da atividade da fosfatase foi feita em plantas jovens de 17 a 24 dias de idade. A produção de massa seca da parte aérea e raízes, teor e conteúdo de P e índice de eficiência de utilização de P também foram determinados. Entre as variedades, a maior atividade enzimática foi verificada em Catetão e Caiano (locais), e Sol da Manhã, Nitrodente e BR 106 (melhoradas). A variedade local Carioca foi a de menor atividade da fosfatase nas raízes. Entre as subpopulações, 'ND2' foi menos produtiva e menos eficiente na utilização de P, apresentando maior atividade enzimática que 'ND10', mais produtiva e eficiente. As atividades enzimáticas das subpopulações foram inferiores às das variedades. Foram obtidas correlações entre a atividade enzimática e as demais características, específicas para os genótipos, não permitindo deduzir a existência de associação consistente entre acumulação de massa e aquisição de P com a fosfatase secretada pelas raízes. A variabilidade genotípica deve ser conhecida e considerada antes de se definir a atividade desta enzima como indicador do estado nutricional de P e da tolerância, adaptação e eficiência das plantas em condições de baixo P.