Biostimulants derived from red seaweed stimulate the plant defence mechanism in rice against Magnaporthe oryzae

Resumo

Os extratos de algas contêm muitos bio-elicitores que podem melhorar muito a imunidade natural das plantas, portanto, estimular a imunidade das plantas com essas formulações é uma abordagem sustentável. Os biostimulantes derivados de algas vermelhas (Kappaphycus sp. e Eucheuma sp.) LBS6 e LBD1 respetivamente, foram testados para sua capacidade de proteger o arroz contra a doença fúngica de blast. Comparadas às plantas não tratadas, as plantas tratadas com LBD-1 apresentaram níveis substancialmente mais altos de enzimas relacionadas à defesa como fenilalanina amônia liase, quitinase, peroxidase, polifenol oxidase e,  conteúdo fenólico. Em plantas tratadas com o isolado MG-01 de Magnaporthe oryzae e previamente estimuladas, foram observados níveis alterados de transcrição de vários genes de defesa, como OsPR-1, PAL-6, PR1-5 e PR-15. A tolerância à doença foi testada em condições de estufa, usando aplicação foliar ou imersão de raízes com várias concentrações de LBD-1. Ambas as abordagens reduziram significativamente a gravidade da doença, mas a combinação de pulverização e imersão de raízes foi mais eficaz do que qualquer uma das abordagens isoladamente. Esses resultados indicam que a estimulação de plantas de arroz com biostimulante de algas marinhas induz resistência ao fungo de blast, provavelmente por meio da indução de genes e enzimas relacionadas à defesa.

 

Abstract

Seaweed extracts contain many bio-elicitors that can greatly improve natural plant immunity, so stimulating plant immunity with these formulations is a sustainable approach. The red seaweed (Kappaphycus sp. and Eucheuma sp.)–derived biostimulants (LBS6 and LBD1) were tested for their ability to protect rice against fungal blast disease. Compared to non-primed plants, LBD-1 primed and challenged inoculated plants had substantially higher levels of defence-related enzymes such as phenylalanine ammonia lyase, chitinase, peroxidase, polyphenol oxidase and phenolic content. In primed and Magnaporthe oryzae isolate MG-01 challenge–inoculated plants, altered transcript levels of various defence genes such as OsPR-1, PAL-6, PR1-5 and PR-15 were observed. Disease tolerance to the blast pathogen was tested in glasshouse conditions using the foliar application or root dipping with various concentrations of LBD-1. Both approaches significantly decreased disease severity, but the combined spray and root dipping was more effective than either spray or root dipping alone. These findings indicate that priming rice plants with seaweed biostimulant induces resistance to blast fungus, most likely by inducing defence-related genes and enzymes.