Microbial activities and foliar uptake of nitrogen in the epiphytic bromeliad Vriesea gigantea

Abstract

Summary• In contrast to terrestrial plants, epiphytic tank bromeliads take up nutrients mainly over their tank leaf surface. The form in which nutrients are available in the tanks is determined by the source and the complex interplay between tank microbes, which transform them and the epiphytes that take them up.• To elucidate the importance of different nitrogenous compounds for the nitrogen (N) nutrition of Vriesea gigantea from the Atlantic Rainforest, Brazil, N transformation processes in tank water as well as foliar uptake rates were estimated by 15 N labelling techniques.• Microorganisms actively transformed N compounds in the tank. Specifically, organic N compounds were rapidly mineralized to NH 4 + , while nitrification was negligible.• Plants took up both organic and inorganic N forms, with a clear preference for NH 4 + . NH 4 + comprised the largest and, because of fast mineralization rates, the most constant dissolved N pool in the tank water. Excretion of ureases by the plants together with an unusual uptake kinetic for urea also suggests that urea may be potentially important as an N source.

Absorção e assimilação de uréia pela bromélia epífita com tanque Vriesea gigantea

“…As bromélias precisam competir avidamente com os microorganismos pela utilização desses recursos, principalmente pelas fontes nitrogenadas orgânicas, que também são utilizadas preferencialmente pelos microorganismos (Inselsbacher et al, 2007). Nesse cenário, alguns aspectos bastante interessantes foram verificados, dentre eles a capacidade das bromélias secretarem enzimas na água do tanque, tornando parte desses recursos orgânicos indisponíveis para os microorganismos, além da impressionante capacidade de absorção de alguns nutrientes, como a ureia e o amônio (Inselsbacher et al, 2007).Estudos recentes mostraram que, além de absorver a ureia como uma molécula intacta, a espécie Vriesea gigantea possui uma cinética de transporte transmembrana para 4 CAPÍTULO I esse composto bastante incomum, muito diferente daquelas verificadas para as demais fontes de nitrogênio inorgânicas e orgânicas absorvidas por essas plantas (Inselsbacher et al, 2007).No referido trabalho, observou-se que, mesmo na presença de altas concentrações de ureia, nenhuma saturação no seu transporte foi observada. Além disso, apesar dessa linearidade na absorção de ureia, é muito provável que a participação de transportadores protéicos esteja envolvida, uma vez que o uso de HgCl 2 (10 μM) ou CCCP (inibidor de ATPase, na concentração de 20 μM) inibiram em 78% e 52% a absorção dessa molécula orgânica, respectivamente (Inselsbacher et al, 2007).…”

“…Nesse cenário, alguns aspectos bastante interessantes foram verificados, dentre eles a capacidade das bromélias secretarem enzimas na água do tanque, tornando parte desses recursos orgânicos indisponíveis para os microorganismos, além da impressionante capacidade de absorção de alguns nutrientes, como a ureia e o amônio (Inselsbacher et al, 2007).…”

“…Também, a presença de uma extensa comunidade de macro e microbiontes no interior do tanque acarreta em taxas de transformação de nitrogênio bastante rápidas. A ureia, por exemplo, a fonte preferencial de N para V. gigantea, é transformada em amônio poucas horas após sua adição e pode ser imobilizada facilmente pelos microorganismos presentes no tanque (Inselsbacher et al, 2007). Dessa forma, a absorção de ureia pela bromélia deve ser rápida.…”

“…Dessa forma, a absorção de ureia pela bromélia deve ser rápida. Foi demonstrado para V. gigantea uma alta eficiência na captação de ureia por proteínas, provavelmente aquaporinas, quando em altas concentrações na água do tanque dessas bromélias (Inselsbacher et al, 2007).Em conclusão, foram observadas diferenças significativas na atividade da urease associada ao citoplasma, parede celular e membranas entre as espécies epífitas e terrestres. Para a bromélia epífita com tanque, uma maior proporção de urease foi detectada na parede celular e membranas em comparação com as espécies terrestres.…”

“…Aminoácidos e ureia totalizaram, cada uma, somente 3,6% do nitrogênio total acumulado na água do tanque (Inselsbacher et al, 2007). A presença de quantidades mais abundantes de ureia ficaria restrita a situações ocasionais (após a excreção de anfíbios que por ali vivem ou visitam) e durante períodos de curta duração, uma vez que a ureia é rapidamente convertida a amônio ou imobilizada pelos microorganismos presentes na água do tanque (Inselsbacher et al, 2007).Essa preferência por esse nutriente orgânico também não pode ser associada à presença de sistemas de captação de ureia mais eficientes em relação aos das demais fontes nitrogenadas.Recentemente foi demonstrado, por meio do estudo da cinética de absorção foliar de diversas fontes de nitrogênio, incluindo formas inorgânicas e orgânicas, que os transportadores de amônio foram os que tiveram, de longe, a maior eficiência catalítica de absorção (Inselsbacher et al, 2007). Apesar disso, não se deve desconsiderar o padrão incomum de captação de ureia observado em Vriesea gigantea: enquanto para todas as demais fontes nitrogenadas a absorção seguiu a cinética de Michaelis-Menten, para a ureia essa relação de captação foi linear, mesmo após o emprego de altas concentrações de nitrogênio (Inselsbacher et al, 2007).…”