Melatonin improves salinity stress tolerance of Phaseolus vulgaris L. cv. Pak by changing antioxidant enzymes and photosynthetic parameters

Resumo

As plantas enfrentam muitos estresses em seu ambiente natural. Diferentes tipos de fitohormônios ajudam a planta a se adaptar a condições estressantes. A melatonina é uma substância recentemente conhecida no reino vegetal, que é eficaz no alívio do estresse das plantas. Neste estudo, foi estudado o efeito da melatonina em Phaseolus vulgaris L. cv. Pak que foi exposto ao estresse salino em concentrações de 100 e 200 mM de NaCl. O tratamento de plantas estressadas e grupo controle (0 mM NaCl) com concentrações de 100, 200 μM de melatonina melhorou os efeitos da salinidade no peso seco da parte aérea, na raiz e nos pigmentos fotossintéticos, taxa líquida de fotossíntese, condutância estomática da folha, taxa de transpiração, K⁺, conteúdo de Na⁺ e Ca²⁺ e a proporção de K⁺/Na⁺. A aplicação de melatonina aumentou o teor de prolina e açúcar, enquanto diminuiu o teor de malondialdeído e H2O2 que foram aumentados pelo estresse salino. Além disso, a melatonina aumentou a atividade das enzimas antioxidantes catalase, peroxidase, ascorbato peroxidase, polifenol oxidase e superóxido dismutase. No geral, concentrações mais baixas de melatonina tiveram efeitos de melhoria significativos nos danos induzidos pelo estresse salino no feijoeiro. Embora o uso de 400 μM de melatonina possa exacerbar um pouco os efeitos da salinidade em P. vulgaris L. cv. Pak.

Abstract

Plants face many stresses in their natural environment. Different types of phytohormones help the plant to adapt to stressful conditions. Melatonin is a newly known substance in the plant kingdom, that is effective in relieving stress for plants. In this study, the effect of melatonin on Phaseolus vulgaris L. cv. Pak that was exposed to salinity stress at concentrations of 100 and 200 mM NaCl was investigated. Treatment of stressed plants and control group (0 mM NaCl) with concentrations of 100, 200 μM melatonin improved effects of salinity on the dry weight of shoot, the root and the photosynthetic pigments, net photosynthesis rate, leaf stomatal conductance, transpiration rate, K⁺, Na⁺, and Ca²⁺ content, and the ratio of K⁺/Na⁺. Melatonin application increased proline and sugar content while decreasing malondialdehyde and H₂O₂ content that were increased by salinity stress. Also, melatonin increased the activity of antioxidant enzymes of catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase, polyphenol oxidase, and superoxide dismutase. Overall, lower concentrations of melatonin had significant ameliorating effects on salinity stress-induced damage to the bean plant. While, the use of 400 μM melatonin could somewhat exacerbate the effects of salinity in P. vulgaris L. cv. Pak.