Salinity stress mitigation by humic acid application in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.)

Resumo

Para avaliar os efeitos de interação da salinidade (0 e 50 mM) e do ácido húmico (0, 150 e 300 ppm) nas características vegetativas, de rendimento e fisiológicas das cultivares de morango Kurdistan e Paros, foram realizados experimentos durante a safra de 2014 a 2015. A implementação do estresse salino reduziu quase todas as características vegetativas em consonância com as mudanças em algumas respostas bioquímicas e fisiológicas estudadas. Sob condições de estresse salino, mais Na+ acumulou-se na parte aérea e nas raízes de ambas as cultivares, enquanto o conteúdo de K+ diminuiu. Em contraste, o ácido húmico reduziu o Na+ e aumentou a acumulação de K+ sob tratamento de salinidade. O estresse salino aumentou a área necrótica das folhas, a atividade de enzimas antioxidantes, peróxido de hidrogênio, peroxidação lipídica, prolina e carboidratos solúveis totais, enquanto a suplementação da solução de nutrientes com ácido húmico recuperou essas características e aumentou o índice de tolerância ao sal. O conteúdo relativo de água nas folhas, o índice de estabilidade da membrana, o teor de clorofila, a biomassa total e o rendimento também foram afetados negativamente pelo estresse salino; no entanto, o ácido húmico mitigou os efeitos adversos da salinidade sobre essas características. A análise de componentes principais (PCA) com base em características vegetativas, fisiológicas e de rendimento em duas cultivares de morango mostrou que 96% e 87,1% da variância total foram explicados pelos dois primeiros componentes principais em 2014 e 2015, respectivamente. Além disso, o mapa de calor da análise de agrupamento hierárquico (HCA) mostrou que todos os parâmetros medidos sob diferentes tratamentos de ácido húmico e salinidade em 2014 e 2015 foram agrupados em quatro clusters. Tendências semelhantes também foram observadas na PCA para quase todas as características estudadas. Um resultado interessante do HCA e do gráfico de escores da PCA foi que os atributos relacionados (ou seja, peróxido de hidrogênio, peroxidação lipídica) foram agrupados juntos. De acordo com nosso estudo, as plantas de morango adubadas com ácido húmico foram capazes de compensar os efeitos negativos da salinidade.

Abstract

To consider the interaction effects of salinity (0 and 50 mM) and humic acid (0, 150 and 300 ppm) on vegetative, yield and physiological characteristics of Kurdistan and Paros strawberry cultivars, an experiments were conducted during 2014–2015 growing seasons. Implementation of salt stress decreased almost all vegetative traits in line with the change in some studied biochemical and physiological responses. Under salt stress conditions, more Na+ accumulated in shoot and root of both cultivars while K+ content decreased. In contrary, humic acid reduced Na+ and increased K+ accumulation under salinity treatment. Salinity stress increased leaf necrotic area, the activity of antioxidant enzymes, hydrogen peroxide, lipid peroxidation, proline and total soluble carbohydrates while the supplementation of nutrient solution with humic acid recovered these traits and increased salt tolerance index. Leaf relative water content, membrane stability index, chlorophyll content, total biomass and yield were also negatively affected by salt stress, however, humic acid mitigated the adverse effects of salinity on these traits. Principle component analysis (PCA) based on vegetative, physiological and yield traits across two strawberry cultivars showed that 96 and 87.1% of the total variance were explained by the first two principal components in 2014 and 2015, respectively. Moreover, The heatmap from hierarchical clustering analysis (HCA) showed that all the measured parameters under different humic acid and salinity treatments in 2014 and 2015 were grouped into four clusters. Similar trends were also observed in the PCA for almost all of the studied traits. One interesting result from the HCA and PCA score plot was that the related attributes (i.e. hydrogen peroxide, lipid peroxidation) were grouped together. According to our study strawberry plants fed with humic acid were able to compensate for the negative effects of salinity.