Seaweed extracts as prospective plant growth bio-stimulant and salinity stress alleviator for Vigna sinensis and Zea mays

Resumo

O objetivo desta investigação foi avaliar o impacto do condicionamento fisiológico de sementes com extratos líquidos de algas marinhas (SLEs) preparados a partir de três algas egípcias (Ulva fasciata, Cystoseira compressa e Laurencia obtusa) na concentração de 20 g L-1 na germinação de sementes e crescimento de plântulas de Vigna sinensis e Zea mays, bem como a eficácia desses extratos na melhoria do estresse de salinidade. O extrato de Laurancia (LLE) induziu a máxima resposta positiva na germinação, bem como produziu os máximos aumentos em todos os parâmetros morfológicos das plântulas com porcentagem de resposta de 87,14% para crescimento do hipocótilo de V. sinensis e 85,71% de alongamento do coleóptilo de Z. mays. As atividades máximas de amilase e protease foram registradas com priming LLE. Ulva, Cystoseira, consórcio de extrato líquido de Laurencia (UCLLE) induziu o maior efeito de promoção para V. sinensis e Z. mays, dando incrementos significativos para todos os critérios de crescimento, biomassa seca 0,301 e 0,438 g muda-1, Chla 18,98 e 13,79 mg g- 1FW, carboidratos totais 460,88 e 518,14 g muda-1, proteína 219,72 e 207,49 g muda-1, respectivamente. Sementes preparadas com consórcio UCLLE exibiram notável tolerância ao estresse de salinidade, enquanto o maior efeito de melhoria foi pronunciado com 10% de suplementação de SW. O condicionamento com SLEs aumenta o crescimento de V. sinensis ou Z. mays sob estresse de salinidade, enquanto o consórcio UCLLE induziu aumentos significativos na biomassa 0,231 e 0,379 g muda-1, respectivamente. O condicionamento de sementes com SLEs aumentou a atividade da guaiacol peroxidase, resultando no maior valor com o consórcio UCLLE conjugado com 25% SW (12,47 e 13,05 μmol min-1g-1FW), respectivamente. A aplicação da análise de Correspondência Canônica (bi-plot) demonstra uma correlação significativa entre as variáveis dos componentes SLEs e os índices de germinação das duas plantas concluindo nitrogênio total, fósforo total, potássio, ácido ascórbico e aminoácidos além do teor de carboidratos. Portanto, os resultados mantêm o conceito de SLEs como biocatalisadores agrícolas que podem ser praticados como bioestimulantes prospectivos por serem viáveis, sustentáveis, ecologicamente corretos e eficazes em melhorar a tolerância à salinidade para algumas plantas.

Abstract

The objective of this investigation was to evaluate the impact of seed priming with seaweed liquid extracts (SLEs) prepared from three Egyptian seaweeds (Ulva fasciata,Cystoseira compressa,andLaurencia obtusa) in a concentration of 20 g L-1on seed germination and seedling growth of Vigna sinensis and Zea mays as well as the effectiveness of these extracts in ameliorating salinity stress. Laurancia extract (LLE) induced the maximum positive response in germination as well as producing the maximum increases in all seedling morphological parameters with percent of response 87.14% for hypocotyl growth of V. sinensis and 85.71% coleoptile elongation of Z. mays. The maximum amylase and protease activities were recorded with LLE priming. Ulva, Cystoseira, Laurencia liquid extract consortium (UCLLE) induced the highest promotion effect for both V. sinensis and Z. mays giving significant increments for all growth criteria, dry biomass 0.301 and 0.438 g seedling-1, Chla 18.98 and 13.79 mg g-1FW, total carbohydrates 460.88 and 518.14 g seedling-1, protein 219.72 and 207.49 g seedling-1 respectively. Seeds primed with UCLLE consortium exhibited remarkable tolerance for salinity stress, mean while the highest ameliorating effect was pronounced with 10% SW supplementation. Priming with SLEs enhances the growth of either V. sinensisor Z. mays under salinity stress, whereas UCLLE consortium induced significant increases in biomass 0.231 and 0.379 g seedling-1, respectively. Seed priming with SLEs enhanced guaiacol peroxidase activity giving the highest value with UCLLE consortium conjugated with 25% SW (12.47 and 13.05 μmol min-1g-1FW), respectively. Application of Canonical Corresponding analysis (bi-plot) demonstrates a significant correlation between variables of SLEs components and germinationindices of the two plants concluding total nitrogen, total phosphorous, potassium, ascorbic acid, and amino acids besides carbohydrate content. Therefore, results maintain the concept of SLEs as agricultural biocatalyst which could be practiced asprospective biostimulants for being feasible, sustainable, eco-friendly, and effective in improving salinity tolerance for some plants.