Aluminum-resistant Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk (signalgrass) and closely related, but less resistant Brachiaria ruziziensis Germain & Evrard cv. Common (ruzigrass) both accumulated high concentrations of aluminum (Al) in roots. Approximately two thirds of the total Al was complexed by soluble low-molecular-weight ligands, suggesting that it had been taken up into the symplasm. We therefore investigated whether these species might employ Al-chelating organic acids for internal detoxification of Al taken up by root apices, the primary site of Al injury. Unlike root apices of other Al-resistant plant genotypes, which secrete organic-acid anions to detoxify Al externally, apices of Brachiaria species accumulated organic acids within the tissue. A comparison with whole roots showed that this preference for accumulation (as opposed to secretion) was restricted to apices. Citric acid, and to a lesser extent trans-aconitic acid, accumulated in a uniform dose-dependent manner in root apices of both species as their Al content increased under Al-toxic growth conditions. Their accumulation was accompanied by a stimulation of malate synthesis in Al-resistant B. decumbens, while it occurred at the expense of malate in Al-sensitive B. ruziziensis. These data suggest a role of organic acids in the internal detoxification of Al in root apices of both Brachiaria species, presumably contributing to their comparatively high basal level of Al resistance. Yet internal detoxification of Al by organic acids does not appear to be the principal mechanism responsible for the superior resistance of B. decumbens. Aluminium-Stress stimuliert die Anreicherung von organischen Säuren in Wurzelspitzen von Brachiaria-Arten Sowohl das Aluminium-resistente Gras Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk als auch das nah verwandte, aber weniger resistente Gras Brachiaria ruziziensis Germain & Evrard cv. Common akkumulierten hohe Aluminiumkonzentrationen in den Wurzeln. Etwa zwei Drittel des gesamten Aluminiums (Al) waren durch niedermolekulare Liganden komplexiert, was darauf hinweist, dass es im Symplasten lokalisiert war. Aus diesem Grund untersuchten wir, ob diese Pflanzenarten Al-komplexierende organische Säuren zur internen Entgiftung von Al in Wurzelspitzen (das gegenüber Al empfindlichste Organ) nutzen. Im Gegensatz zu Wurzelspitzen anderer Al-resistenter Pflanzengenotypen, die organische Säureanionen zur externen Al-Entgiftung sekretieren, reicherten beide Brachiaria-Arten organische Säuren im Wurzelspitzengewebe an. Ein Vergleich mit ganzen Wurzeln zeigte, dass diese Tendenz zur Akkumulation (im Gegensatz zur Sekretion) auf die Wurzelspitzen beschränkt war. Citrat, und in geringerem Ausmaß trans-Akonitat, reicherten sich in Wurzelspitzen beider Arten mit steigendem Al-Gehalten bei Al-Angebot an. Ihre Akkumulation war in B. decumbens von einer Stimulation der Synthese von Malat begleitet, während sie in B. ruziziensis auf Kosten von Malat erfolgte. Diese Ergebnisse deuten auf eine Beteiligung organischer Säuren an der internen Entgiftung von Al in Wurzelspitzen beider Brachiaria-Arten hin, was wahrscheinlich zu deren relativ hohem Resistenzniveau beiträgt. Eine interne Entgiftung von Al durch organische Säuren scheint jedoch nicht der hauptsächliche Mechanismus zu sein, der für die höhere Resistenz von B. decumbens im Vergleich zu B. ruziziensis verantwortlich ist.
Tópico:
Aluminum toxicity and tolerance in plants and animals