Foliar and Seed Application of Amino Acids Affects the Antioxidant Metabolism of the Soybean Crop

Resumo

Nos últimos anos, a aplicação de substâncias naturais nas lavouras tem se intensificado
para aumentar a resistência e a produtividade da cultura da soja. Entre esses produtos podem conter extratos de algas, aminoácidos e reguladores em sua composição. No entanto, há pouca informação sobre o efeito  isolado de cada um desses constituintes. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito da aplicação de aminoácidos isolados no metabolismo antioxidante da soja. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação e no campo com a aplicação dos aminoácidos glutamato, fenilalanina, cisteína, glicina no tratamento de sementes, e aplicação foliar na fase de crescimento V4. Constituintes do metabolismo antioxidante avaliados foram superóxido dismutase, catalase, peroxidase, teor de peróxido de hidrogênio, prolina, e peroxidação lipídica, as enzimas polifenol oxidase e fenilalanina amônia-liase (PAL). Em ambos os experimentos, o uso de cisteína, apenas no tratamento de sementes e tanto no tratamento de sementes quanto na aplicação foliar aumentou a atividade da enzima PAL e catalase. Também em ambos os experimentos, o uso de fenilalanina aumentou a atividade da enzima PAL quando a aplicação foi
realizado como aplicação foliar ou ambos no tratamento de sementes e aplicação foliar. No
experimento de campo, a aplicação de glutamato levou a um aumento na atividade do enzimas catalase e PAL para tratamento de sementes e aplicação foliar. O uso do conjunto de aminoácidos só foi eficiente na aplicação foliar, o que levou a uma maior atividade das enzimas peroxidase, PAL e polifenol oxidase. As outras enzimas também como peroxidação lipídica e peróxido de hidrogênio apresentaram resultados diferentes de acordo com o experimento. Portanto, glutamato, cisteína, fenilalanina e glicina podem atuar como aminoácidos sinalizadores em plantas de soja, pois pequenas doses são suficientes para aumentar a
atividade das enzimas antioxidantes.

Abstract

In recent years, the application of natural substances on crops has been intensified in
order to increase the resistance and yield of the soybean crop. Among these products
are included plant biostimulants that may contain algae extracts, amino acids, and plant
regulators in their composition. However, there is little information on the isolated effect
of each of these constituents. The objective of this research was to evaluate the effect
of the application of isolated amino acids on the antioxidant metabolism of the soybean
crop. Experiments were carried out in a greenhouse and in the field with the application
of the amino acids glutamate, phenylalanine, cysteine, glycine in seed treatment, and
foliar application at V4 growth stage. Antioxidant metabolism constituents evaluated
were superoxide dismutase, catalase, peroxidase, hydrogen peroxide content, proline,
and lipid peroxidation. In addition, resistance enzymes as polyphenol oxidase and
phenylalanine ammonia-lyase (PAL) were evaluated. In both experiments, the use of
cysteine, only in seed treatment and in both seed treatment and foliar application
increased the activity of the enzyme PAL and catalase. Also in both experiments, the
use of phenylalanine increased the activity of the enzyme PAL when the application was
carried out as foliar application or both in seed treatment and foliar application. In the
field experiment, the application of glutamate led to an increase in the activity of the
catalase and PAL enzymes for seed treatment and foliar application. The use of the
set of amino acids was only efficient in foliar application, which led to a greater activity
of the enzymes peroxidase, PAL, and polyphenol oxidase. The other enzymes as well
as lipid peroxidation and hydrogen peroxide presented different results according to
the experiment. Therefore, glutamate, cysteine, phenylalanine, and glycine can act as
signaling amino acids in soybean plants, since small doses are enough to increase the
activity of the antioxidant enzymes.