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• W2077968055 abstract "Wheat cultivars differ widely in manganese (Mn) efficiency. To investigate the reasons for different Mn efficiencies, a pot experiment with soil, a solution-culture experiment, and model calculations were carried out. The pot experiment was conducted with wheat (Triticum aestivum L. cvs. PBW 373, PBW 154, PBW 343, PBW 138, and Triticum durum L. cvs. PBW 34 and PDW 233) grown in a screen house in India. The soil was a loamy sand with pH 8.1, DTPA-extractable Mn 1.62 mg (kg soil)–1, and initial soil solution Mn concentration (CLi) of 0.19 μM. When fertilized with 50 mg Mn (kg soil)–1, CLi increased to 0.32 μM. At CLi 0.19 μM, wheat cv. PBW 373 produced 74% of its maximum shoot dry weight (SDW) with 64% of its maximum root length (RL), while cv. PDW 233 produced only 25% of its maximum SDW with 11% of its maximum RL. The other wheat cultivars were between these extremes. Manganese deficiency caused a reduction in shoot growth, but more strongly reduced root growth. The low Mn efficiency of T. durum cv. PDW 233 was related to a strong depression of its root growth. Manganese influx was similar for all cultivars. In solution culture below 1 μM Mn, under controlled climate-chamber conditions, Mn influx was linearly related to Mn concentration. Both the efficient cv. PBW 343 and the inefficient cv. PDW 233 had a similar influx. Uptake kinetic parameters from the solution experiment together with soil and plant parameters from the pot experiment were used in a mechanistic nutrient-uptake model. Calculated values of Mn influx for wheat grown in soil were 55% to 74% of measured values. A sensitivity analysis showed that increasing CLi or the slope of the uptake isotherm by about 30% would be enough to reach the observed influx. The results of this research indicate that an increase of Mn solubility by microbial or chemical mobilization would increase Mn uptake. But on the other hand, no chemical mobilization would be required to increase Mn uptake if the plant improved its uptake kinetics. Low Mn efficiency of some wheat cultivars was related to their reduced root growth at low soil Mn supply. Manganaufnahme und Mn-Effizienz von Weizensorten in Beziehung zur Mn-Aufnahme-kinetik und zum Wurzelwachstum Weizensorten unterscheiden sich in ihrer Mangan (Mn)-Effizienz. Um die Ursachen hierfür zu untersuchen, wurden Versuche mit Böden und Nährlösungen sowie Modellrechnungen durchgeführt. Der Gefäßversuch wurde in einer Drahthalle in Indien mit Weizen (Triticum aestivum L.-Sorten PBW 373, PBW 154, PBW 343 und PBW 138 sowie Triticum durum L.-Sorten PBW 34 and PDW 233) durchgeführt. Der Boden war ein schluffiger Sand, pH 8,1, DTPA-extrahierbarer Mn-Gehalt 1.62 mg kg–1, Mn-Konzentration der Bodenlösung (CLi) 0,19 μM, die nach einer Düngung mit 50 mg Mn (kg Boden)–1 auf 0,32 μM anstieg. Auf dem ungedüngten Boden erreichte die Sorte PBW 373 74% der maximalen Sprossmasse (SDW) und 64% der maximalen Wurzellänge (RL). Dagegen erreichte die Sorte PDW 233 nur 25% der maximalen SDW und 11% der maximalen RL. Die Werte für die anderen Sorten lagen dazwischen. Die niedrige Mn-Effizienz der Durum-Sorte PDW 233 war mit reduziertem Wurzelwachstum bei Mn-Mangel verbunden, während der Mn-Influx aller Sorten ähnlich war. Im Nährlösungsversuch zeigte sich, dass der Mn-Influx unterhalb 1 μM linear mit der Konzentration anstieg und bei allen Sorten das Steigungsmaß ähnlich war. Boden- und Pflanzenparameter aus dem Nährlösungs- und Gefäßversuch wurden in einem mechanistischen Modell verwendet. Der so berechnete Mn-Influx betrug 55 bis 74 % des gemessenen Influx. Eine Sensitivitätsanalyse zeigte, dass eine 30%ige Erhöhung entweder von CLi oder des Steigungsmaßes der Aufnahmeisotherme ausreichten, um den gemessenen Influx zu erreichen. Dies bedeutet, dass eine Erhöhung der Mn-Löslichkeit durch chemische Mobilisierung die Mn-Aufnahme erhöhen würde, es wird aber auch deutlich, dass bei einer Erhöhung der Aufnahmekinetik eine chemische Mobilisierung von Mn nicht notwendig wäre. Die niedrige Mn-Effizienz einiger Weizensorten war mit einer überproportionalen Reduzierung des Wurzelwachstums bei Mn-Mangel verbunden." @default.
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