Applied Selenium as a Powerful Antioxidant to Mitigate the Harmful Effects of Salinity Stress in Snap Bean Seedlings

Resumo

O selênio (Se) desempenha vários papéis significativos na regulação do crescimento, desenvolvimento e respostas das plantas a vários estresses abióticos. No entanto, sua influência nos transportadores de sulfato (SULTRS) e na obtenção da harmonia com outras características de tolerância ao sal ainda é limitada nas literaturas anteriores. Este estudo elucidou o efeito da suplementação de Se (5, 10 e 20 µM) em mudas de feijão-vagem estressadas com sal (50 mM NaCl). Geralmente, os resultados indicaram que o Se teve efeitos duplos nas mudas estressadas por sal de acordo com sua concentração. Em um nível baixo (5 µM), as plantas demonstraram  melhoria significativa no peso fresco da parte aérea (13,8%) e da raiz (22,8%), clorofila a (7,4%), clorofila b (14,7%), carotenóides (23,2 %), teor relativo de água nas folhas (RWC; 8,5%), prolina (17,2%), açúcares solúveis totais (34,3%), aminoácidos livres (FAA; 18,4%), K (36,7%), Ca (33,4%), Razão K/Na (77,9%), superóxido dismutase (SOD; 18%), ascorbato peroxidase (APX;12,8%) e guaiacol peroxidase (G-POX; 27,1%) em comparação com as plantas não tratadas. Entretanto, a maioria destas respostas, bem como o enxofre (S), Se e catalase (CAT), foram obviamente diminuídos em paralelo com aumento do Se aplicado até 20 µM. O estudo molecular revelou que três transportadores de sulfato de membrana (SULTR1, SULTR2 e SULTR 3) na raiz e nas folhas e genes responsivos à salinidade (SOS1, NHX1 e Os-motin) nas folhas exibiram diferentes padrões de expressão sob vários tratamentos com Se. Conclusivamente, o Se em baixas doses pode ser benéfico na mitigação dos danos mediados pela salinidade e na obtenção da homeostase funcional das características de tolerância.
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Abstract

Selenium (Se) plays several significant roles in regulating growth, development and plant responses to various abiotic stresses. However, its influence on sulfate transporters (SULTRS) and achieving the harmony with other salt-tolerance features is still limited in the previous literatures. This study elucidated the effect of Se supplementation (5, 10 and 20 µM) on salt-stressed (50 mM NaCl) snap bean seedlings. Generally, the results indicated that Se had dual effects on the salt stressed seedlings according to its concentration. At a low level (5 µM), plants demonstrated a sig-nificant improvement in shoot (13.8%) and root (22.8%) fresh weight, chlorophyll a (7.4%), chloro-phyll b (14.7%), carotenoids (23.2%), leaf relative water content (RWC; 8.5%), proline (17.2%), total soluble sugars (34.3%), free amino acids (FAA; 18.4%), K (36.7%), Ca (33.4%), K/Na ratio (77.9%), superoxide dismutase (SOD; 18%), ascorbate peroxidase (APX;12.8%) and guaiacol peroxidase (G-POX; 27.1%) compared to the untreated plants. Meanwhile, most of these responses as well as sulfur (S), Se and catalase (CAT) were obviously decreased in parallel with increasing the applied Se up to 20 µM. The molecular study revealed that three membrane sulfate transporters (SULTR1, SULTR2 and SULTR 3) in the root and leaves and salinity responsive genes (SOS1, NHX1 and Os-motin) in leaves displayed different expression patterns under various Se treatments. Conclusively, Se at low doses can be beneficial in mitigating salinity-mediated damage and achieving the func-tioning homeostasis to tolerance features.