Alleviation of the effect of salinity on growth and yield of strawberry by foliar spray of selenium-nanoparticles

Resumo

O estudo investigou o papel benéfico das nanopartículas de selênio (Se-NPs) na mitigação dos efeitos adversos da salinidade do solo no crescimento e na produção de plantas de morango (Fragaria × ananassa Duch.), por meio da manobra de mecanismos fisiológicos e bioquímicos. A pulverização foliar de Se-NPs (10 e 20mgL^-1) melhorou os parâmetros de crescimento e produtividade de plantas de morangueiro cultivadas em solos não salinos e diferentes salinos (0, 25, 50 e 75mM NaCl), o que foi atribuído a sua capacidade de proteger pigmentos fotossintéticos. Plantas de morango tratadas com Se-NPs exibiram níveis mais elevados de osmólitos chave, incluindo carboidratos solúveis totais e prolina livre, em comparação com plantas não tratadas sob condições salinas. A aplicação foliar de Se-NPs melhorou a tolerância à salinidade no morango, reduzindo a peroxidação lipídica induzida pelo estresse e o conteúdo de H₂O₂ através do aumento das atividades de enzimas antioxidantes como superóxido dismutase e peroxidase. Além disso, plantas de morango tratadas com Se-NPs apresentaram acúmulo de ácido indol-3-acético e ácido abscísico, moléculas vitais de sinalização de estresse, que estão envolvidas na regulação de diferentes respostas morfológicas, fisiológicas e moleculares das plantas à salinidade. Além disso, os níveis aumentados de ácidos orgânicos (por exemplo, ácidos málico, cítrico e succínico) e açúcares (por exemplo, glicose, frutose e sacarose) nos frutos de morangueiros tratados com Se-NPs sob condições salinas indicaram os impactos positivos do Se-NPs. PNs sobre a melhoria da qualidade e dos valores nutricionais dos frutos. Nossos resultados demonstram coletivamente os papéis definitivos dos Se-NPs no manejo dos efeitos adversos induzidos pela salinidade do solo, não apenas nos morangueiros, mas também em outras culturas.

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Abstract

The present study investigated the beneficial role of selenium-nanoparticles (Se-NPs) in mitigating the adverse effects of soil-salinity on growth and yield of strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) plants by maneuvering physiological and biochemical mechanisms. The foliar spray of Se-NPs (10 and 20 mg L⁻¹) improved the growth and yield parameters of strawberry plants grown on non-saline and different saline soils (0, 25, 50 and 75 mM NaCl), which was attributed to their ability to protect photosynthetic pigments. Se-NPs-treated strawberry plants exhibited higher levels of key osmolytes, including total soluble carbohydrates and free proline, compared with untreated plants under saline conditions. Foliar application of Se-NPs improved salinity tolerance in strawberry by reducing stress-induced lipid peroxidation and H₂O₂ content through enhancing activities of antioxidant enzymes like superoxide dismutase and peroxidase. Additionally, Se-NPs-treated strawberry plants showed accumulation of indole-3-acetic acid and abscisic acid, the vital stress signaling molecules, which are involved in regulating different morphological, physiological and molecular responses of plants to salinity. Moreover, the enhanced levels of organic acids (e.g., malic, citric and succinic acids) and sugars (e.g., glucose, fructose and sucrose) in the fruits of Se-NPs-treated strawberry plants under saline conditions indicated the positive impacts of Se-NPs on the improvement of fruit quality and nutritional values. Our results collectively demonstrate the definite roles of Se-NPs in management of soil salinity-induced adverse effects on not only strawberry plants but also other crops.