Article

Arbuscular mycorrhizal fungi inoculation as strategy to mitigate copper toxicity in young field-grown vines

Inoculação de fungos micorrízicos arbusculares como estratégia para atenuar a toxicidade do cobre em videiras jovens cultivadas no campo

¹ Federal University of Santa Maria (UFSM), Department of Soils, Santa Maria, RS, Brazil
² Federal University of Santa Catarina (UFSC), Center for Agrarian Sciences, Florianópolis, SC, Brazil
³ Federal University of Santa Catarina (UFSC), Department of Microbiology, Immunology and Parasitology, Florianópolis, SC, Brazil
⁴ Embrapa Grape and Wine, Bento Gonçalves, RS, Brazil
⁵ Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio Grande do Sul (IFRS), Restinga, RS, Brazil

^* Corresponding authors: Tel.: (55) 9 99669293; e-mail: acrmarques@hotmail.com.br

Received: 10 February 2022
Accepted: 27 April 2023

Abstract

Frequent applications of foliar fungicides on grapevines increase copper (Cu) levels in soils, which may cause toxicity to young grapevines transplanted to eradicated old vineyards, especially because they are more sensitive. Therefore, it is necessary to adopt strategies to mitigate Cu toxic effects, such as grapevine seedlings inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which establish symbiosis association with plants roots, preferably in field experiments. The present study we objective to evaluate AMF pre-inoculation effects on growth and mineral absorption of grapevine seedlings in a field experiment using sandy soil contaminated with Cu. The experiment was conducted in Santana do Livramento (RS), in a Typical Hapludalf soil. Initially, grapevine seedlings from ‘Paulsen 1103’ (Vitis berlandieri × Vitis rupestris) rootstock were AMP pre-inoculated and then transplanted into the field in area containing high Cu levels. Experimental design was a randomized complete block design, with a 4 × 2 factorial scheme: four seedlings pre-inoculation treatments (control = uninoculated seedlings; Rhizophagus clarus UFSC-14; Rhizophagus intraradices UFSC-32; Dentisculata heterogama UFSC-08); two soil Cu concentrations (62 mg/kg and 118 mg/kg (Mehlich-I), with five replications. Pre-inoculation did not favor growth of young vines in field after 316 and 500 days of transplantation (DAT). However, seedlings from pre-inoculated vines with R. intraradices UFSC-32 and R. clarus UFSC-14 presented lower Cu levels in leaves in the soils with high Cu levels. Thus, pre-inoculation of young vines seedling with selected AMF may represent a strategy to reduce Cu toxicity, contributing to plants establishment in contaminated soils.

Resumo

Aplicações frequentes de fungicidas foliares em videiras aumentam os níveis de cobre (Cu) nos solos, o que pode causar toxicidade em videiras jovens transplantadas para vinhas velhas, especialmente porque são mais sensíveis. Por este motivo, é necessário adotar estratégias para mitigar os efeitos tóxicos do Cu, como a inoculação das novas plantas de videira com fungos micorrízicos arbusculares (FMA), que estabelecem associação de simbiose com as raízes das plantas, preferencialmente em ensaios de campo. Neste estudo nós objetivamos avaliar os efeitos da pré-inoculação de FMA no crescimento e absorção de minerais em plantas jovens de videira em ensaios de campo, em solo arenoso contaminado com Cu. O ensaio foi conduzido em Santana do Livramento (RS), em um solo Hapludalf Típico. Inicialmente, plantas jovens do porta-enxerto ‘Paulsen 1103’ (Vitis berlandieri × Vitis rupestris) foram pré-inoculadas com AMP e, em seguida, transplantadas para o campo, em área contendo altos teores de Cu. O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados, com esquema fatorial 4 × 2: quatro tratamentos de pré-inoculação das plantas jovens (controle = plantas não inoculadas; Rhizophagus clarus UFSC-14; Rhizophagus intraradices UFSC-32 e Dentisculata heterogama UFSC-08); duas concentrações de Cu no solo (62 mg/kg e 118 mg Cu/kg (Mehlich-I), com cinco repetições. A pré-inoculação não favoreceu o crescimento de videiras jovens cultivadas em campo após 316 e 500 dias do transplante (DAT). No entanto, verificou-se que as plantas jovens de videiras pré-inoculadas com R. intraradices UFSC-32 e R. clarus UFSC-14 apresentaram menores teores de Cu nas folhas, quando instaladas em solos com altos teores de Cu. Assim, a pré-inoculação de plantas jovens de videira com FMA selecionados pode representar uma estratégia para reduzir a toxicidade do Cu, contribuindo para o estabelecimento de plantas em solos contaminados.