Differential capacity of nitrogen assimilation between apical and basal leaf portions of a tank epiphytic bromeliad Translated title: Capacidade diferencial de assimilação de nitrogênio entre as porções foliares basal e apical em bromélias epífitas com tanque

Abstract

The leaf is the main organ of the vegetative body of tank epiphytic bromeliads, which may be subdivided into apical and basal parts. Little is known about the existence of morphological, anatomical or physiological differences between these two leaf portions. The objective of this study was to verify the existence of a differential capacity to assimilate nitrogen from urea between basal and apical leaf portions of Vriesea gigantea, a tank epiphytic bromeliad. Plants were cultivated in vitro in the presence of 5 mM urea for 15 days. During this period, the activities of the enzymes glutamine synthetase (GS, EC 6.3.1.2) and NADH-dependent glutamate dehydrogenase (NADH-GDH, EC 1.4.1.2) were quantified, as well as the densities of trichomes and stomata found at the leaf surface of both regions. The highest activities of GS and NADH-GDH were always detected at the top portion, and on the 3rd day of in vitro cultivation an increase in these activities was detected. An inverse correlation between number of trichomes and stomata in these two leaf portions was verified: the top region presented 30% less trichomes and twice as many stomata as the basal region. This suggests that the upper region of the leaf may be preferentially involved with the assimilation of nitrogen from urea via GS and NADH-GDH, whereas the basal region may be involved with its absorption. This is the first study to report that ammonium assimilation may take place preferentially in a specific portion of tank-forming bromeliad leaves.

Translated abstract

A folha é o principal órgão do corpo vegetativo das bromélias epífitas com tanque, podendo ser subdividida em pelo menos duas porções distintas: apical e basal. Muito pouco se conhece acerca da existência de diferenças morfológicas, anatômicas ou fisiológicas entre essas porções. O objetivo deste estudo foi comparar a capacidade de assimilação do nitrogênio, proveniente da uréia, entre as porções basal e apical em folhas de Vriesea gigantea, uma bromélia epífita com tanque. Para tanto, plantas dessa espécie foram cultivadas in vitro na presença exclusiva de uréia (5 mM) como fonte de nitrogênio, por 15 dias. Durante esse período, quantificaram-se as atividades das enzimas sintetase da glutamina (GS) (EC 6.3.1.2) e desidrogenase do glutamato dependente de NADH (NADH-GDH) (EC 1.4.1.2), além das densidades de tricomas absorventes e estômatos encontrados nas superfícies foliares de ambas as regiões. As maiores atividades de GS e NADH-GDH sempre foram detectadas na porção apical, sendo que, no 3º dia de cultivo in vitro, houve um máximo de atividade. Constatou-se uma correlação inversa entre o número de tricomas e estômatos nessas duas porções foliares: a apical apresentou um menor número de tricomas (30% menor) e uma maior quantidade de estômatos (o dobro) quando comparada com a basal. Sugere-se que a região apical estaria, preferencialmente, envolvida com a assimilação do nitrogênio proveniente da uréia via GS ou NADH-GDH, enquanto a basal, possivelmente, com a sua absorção. Este é o primeiro relato a relacionar uma determinada porção foliar, de uma bromélia com tanque, com a assimilação do amônio, preferencialmente, nessa estrutura.