Ascophyllum nodosum-based algal extracts act as enhancers of growth, fruit quality, and adaptation to stress in salinized tomato plants

Resumo

Os extratos de algas marinhas (SWE) são amplamente utilizados para melhorar o crescimento das plantas, a qualidade dos frutos e a tolerância ao estresse. No entanto, a ligação funcional entre a composição complexa de produtos à base de algas e seus mecanismos de ação foi abordada apenas marginalmente. Um experimento de estufa foi realizado em plantas de tomate Microtom para avaliar o efeito de dois derivados de algas à base de Ascophyllum nodosum, Rygex (R) e Super Fifty (SF), em tomate exposto à salinidade (0, 42,5 e 85 mM NaCl) e disponibilidade normal e reduzida de nutrientes (100 e 70% do esquema padrão). Compostos bioativos, com possíveis efeitos benéficos sobre o crescimento e adaptação ao estresse, foram caracterizados por análise de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Um crescimento aumentado de 13% foi observado com o tratamento Super Fifty sob um regime nutricional de força total, independente do tratamento de salinidade. Embora os tratamentos Rygex e Super Fifty não tenham melhorado significativamente o crescimento e a produção das plantas sob tratamento com sal, eles aumentaram o acúmulo de minerais, antioxidantes e aminoácidos essenciais nos frutos do tomate, com uma melhora geral no valor nutricional. No geral, o SWE pode afetar e melhorar diferentes aspectos da nutrição e tolerância ao estresse e, assim, contribuir para a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Elucidar a ligação entre os compostos bioativos no SWE e as respostas das plantas será fundamental para caracterizar o mecanismo de ação do SWE.

Abstract

Seaweed extracts (SWE) are widely used to improve plant growth, fruit quality, and stress tolerance. However, the functional linkbetween the complex composition of algal-based products and their mechanisms of action has been only marginally addressed. Agreenhouse experiment was performed on Microtom tomato plants in order to evaluate the effect of two Ascophyllum nodosum-based algal derivatives, Rygex (R) and Super Fifty (SF), on a tomato exposed to salinity (0, 42.5, and 85 mM NaCl) and normaland reduced nutrient availability (100 and 70% of the standard regimen). Bioactive compounds, with possible beneficial effectson growth and stress adaptation, were characterized via gas chromatography-mass spectrometry analysis (GC-MS). Enhancedgrowth of 13% was observed with Super Fifty treatment under a full-strength nutritional regimen, independent of the salinitytreatment. Although Rygex and Super Fifty treatments did not significantly enhance plant growth and yield under salt treatment,they enhanced the accumulation of minerals, antioxidants, and essential amino acids in tomato fruits, with an overall improve-ment in nutritional value. Overall, SWE may affect and ameliorate different aspects of nutrition and stress tolerance and thuscontribute to the sustainability of agricultural systems. Elucidating the link between bioactive compounds in SWE and plantresponses will be critical to characterizing the mechanism of action of SWE.