Magnesium and organic biostimulant integrative application induces physiological and biochemical changes in sunflower plants and its harvested progeny on sandy soil

Resumo

O magnésio (Mg) é frequentemente lixiviado em solos arenosos devido à sua elevada mobilidade e a sua aplicação foliar revela-se benéfica. Os bioestimulantes orgânicos também provam ser úteis para afetar a fisiobioquímica das plantas e o sistema de defesa antioxidante. O presente estudo avaliou os efeitos benéficos da embebição de sementes em extrato de grão de milho (MGE; 3%) em integração com ou sem Mg foliar (1 mM) em comparação ao controle (sem tratamento) no crescimento, desempenho produtivo, óleo de semente e ácido graxo perfil incluindo bases fisiológicas e bioquímicas do híbrido de girassol Hysun-336 cultivado em solo arenoso em casa de vegetação. O tratamento integrativo (imersão das sementes em MGE + pulverização foliar com Mg) elevou as características de crescimento, o estado hídrico da planta e o índice de estabilidade da membrana, além de reduzir o vazamento de eletrólitos. Também foram observados melhores teores foliares de clorofilas, carotenóides, açúcares solúveis totais e prolina, atividades de antioxidantes não enzimáticos e enzimáticos. Além disso, a absorção aumentada de N, P, K, incluindo Mg, e os níveis endógenos dos hormônios vegetais IAA, GA3 e zeatina foram registrados com o tratamento integrativo. O rendimento das sementes e o teor de óleo, incluindo ácidos graxos oleico (monoinsaturados) e linoléico (poliinsaturados), também aumentaram; no entanto, foi observada uma diminuição em outros ácidos graxos saturados, monoinsaturados e poliinsaturados. Características melhoradas do vigor das sementes e das plântulas também foram observadas na progênie de girassol colhida no tratamento integrativo. Em resumo, o melhor desempenho das plantas pelo tratamento integrativo pode ser atribuído à melhoria das atividades dos antioxidantes, contribuindo para um melhor teor de água pelas plantas, absorção de nutrientes e níveis hormonais endógenos em plantas de girassol cultivadas em condições de solo arenoso.
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Abstract

Magnesium (Mg) often leaches down in sandy soils due to high mobility and its foliar application proves to be beneficial. Organic biostimulants also prove to be helpful to affect plant physio-biochemistry and antioxidative defense system. The present study evaluated the beneficial effects of seed soaking in maize grain extract (MGE; 3%) in integration with or without foliar Mg (1 mM) in comparison to control (no treatment) on growth, yield performance, seed oil and fatty acid profile including physiological and biochemical basis of Hysun-336 sunflower hybrid grown on a sandy soil under greenhouse conditions. The integrative treatment (seed soaking in MGE + foliar spray with Mg) elevated growth traits, plant water status and membrane stability index, and reduced electrolyte leakage. Improved leaf contents of chlorophylls, carotenoids, total soluble sugars and proline, activities of non-enzymatic and enzymatic antioxidants were also observed. In addition, enhanced uptake of N, P, K including Mg and endogenous levels of plant hormones IAA, GA₃ and zeatin were recorded with the integrative treatment. Seed yield and oil contents including oleic (mono-unsaturated) and linoleic (poly-unsaturated) fatty acids also increased; however, a decrease in other saturated, mono-unsaturated and poly-unsaturated fatty acids was noticed. Improved seed and seedling vigor traits were also observed in progeny of sunflower that harvested from the integrative treatment. In summary, improved plant performance by the integrative treatment may be attributed to improved activities of antioxidants contributing to improved plant water content, nutrient uptake and endogenous hormonal levels in sunflower plants grown under sandy soil conditions.