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Title: Influence of nitrogen fertilization on K+, Mg2+ and Ca2+ concentrations and on its bioindicators in roots and leaves of green bean plants
Other Titles: Influencia de la fertilización nitrogenada sobre las concentraciones de K+, Mg2+ y Ca2+ y sus bioindicadores en raíces y hojas de plantas de judía
Authors: Sánchez-Chávez, Esteban
Muñoz Márquez, E.
García Bañuelos, M. L.
Anchondo-Najera, A.
Guerrero-Prieto, V. M.
Núñez-Barrios, A.
Ruiz-Sáez, Juan Manuel
Romero-Monreal, Luis
Issue Date: 2010
Abstract: The pyruvate kinase (PK) and ATPase activities taking part in nitrogen (N) assimilation is essential for the growth and development of plants. Studies on the kinetics of these enzymes reveal that its activities are dependent of the cofactors K+, Ca2+, and Mg2+. Therefore, the objective of the present work was to determine the effect of different doses of N on enzymatic activities of ATPase and PK as potentials biochemical indicators of the levels of K+, Mg2+, and Ca2+ in the roots and leaves of green bean plants. The N was applied to the nutrient solution as NH4NO3 at the following rates: 1.5, 3.0, 6.0, 12.0, 18.0, and 24.0 mM of N. These results indicate that deficient conditions of N (N1 and N2) were characterized by the lowest accumulation of K+, Mg2+ and Ca2+ in both total and soluble forms, and also minimum activities of PK and ATPase induced by K+, Mg2+ and Ca2+, with respect to the activity of basal PK and ATPase; this could mean near optimum conditions for these cations. On the contrary, high-N treatments (N4, N5 and N6) were characterized by presenting decreasing concentrations of total and soluble K+, Mg2+ and Ca2+ in roots and leaves of green bean plants; however, the activities of PK and ATPase induced with K+, Mg2+ and Ca2+ were increased reaching their maximum activity with respect to basal PK and ATPase, both enzymes reflecting the level of cations in roots and leaves, hence being considered as good physiological bioindicators of these cations.
Las actividades piruvato kinasa (PK) y ATPasa participan en la asimilación de nitrógeno (N), la cual es esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Estudios sobre cinéticas de estas enzimas revelan que sus actividades son dependientes de los cofactores K+, Ca2+ y Mg2+. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto de diferentes dosis de N sobre las actividades de la ATPasa y PK como posibles bioindicadores de los niveles de K+, Mg2+ y Ca2+ en raíces y hojas de plantas de judía (Phaseolus vulgaris L. cv. Strike). Se aplicó N a la solución nutritiva como NH4NO3 en las siguientes dosis: N1=1,5 mM, N2=3,0 mM, N3=6,0 mM, N4=12,0 mM, N5=18,0 mM y N6=24,0 mM. Los resultados indican que bajo condiciones deficientes de N (N1 y N2), las plantas presentaron menor acumulación de K+, Mg2+ y Ca2+ en su forma total y soluble, así como mínimas actividades PK y ATPasa inducidas por K+, Mg2+ y Ca2+ respecto a la actividad PK y ATPasa basal; lo cual indica condiciones cercanas a las óptimas de estos cationes. Por el contrario, en los tratamientos elevados de N (N4, N5 y N6) las plantas presentaron concentraciones decrecientes de K+, Mg2+ y Ca2+ total y soluble tanto en raíces como en hojas; sin embargo, las actividades PK y ATPasa inducidas con K+, Mg2+ y Ca2+ se incrementaron alcanzando sus máximas actividades con respecto a la PK y ATPasa basal, lo que indica una mayor necesidad fisiológica de estos cationes en los tratamientos elevados de N. Finalmente, la actividad ATPasa basal y la inducida con K+, Mg2+ y Ca2+ se comportaron de forma similar a la actividad PK, lo que refleja el nivel de cationes en raíces y en hojas, por lo que se consideran buenos bioindicadores fisiológicos de estos cationes.
Publisher: Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)
Keywords: ATPase
Cations
Phaseolus vulgaris
Pyruvate kinase
ATPasa
Cationes
Piruvato kinasa
URI: http://hdl.handle.net/10481/32408
ISSN: 1695-971X
2171-9292
Rights : Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 License
Citation: Sánchez-Chávez, E.; et al. Influence of nitrogen fertilization on K+, Mg2+ and Ca2+ concentrations and on its bioindicators in roots and leaves of green bean plants. Spanish Journal of Agricultural Research, 8(4): 1137-1146 (2010). [http://hdl.handle.net/10481/32408]
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