Low Doses of Cuscuta reflexa Extract Act as Natural Biostimulants to Improve the Germination Vigor, Growth, and Grain Yield of Wheat Grown under Water Stress: Photosynthetic Pigments, Antioxidative Defense Mechanisms, and Nutrient Acquisition

Resumo

O presente estudo foi conduzido para investigar os efeitos do extrato de Cuscuta reflexa (CRE) nas atividades de enzimas de germinação, vigor de germinação de sementes, produção de biomassa, atributos físico-bioquímicos e rendimento de sementes de plantas de trigo sob estresse hídrico. Diferentes níveis de CRE (0, 10, 20, 30, 40 e 50%), incluindo a embebição em água, foram usados ​​como condicionamento de sementes. O estresse hídrico afetou negativamente a germinação das sementes, as atividades das enzimas germinativas, o crescimento, a produção e diferentes atributos físico-bioquímicos das plantas de trigo. Baixas doses de CRE (10, 20 e 30%) melhoraram os efeitos adversos do estresse hídrico nos atributos de germinação das sementes e nas atividades das enzimas de germinação, mas impactos negativos foram registrados em doses mais altas (40 e 50%) de CRE. Plantas de trigo com estresse hídrico cultivadas a partir de sementes pré-tratadas com baixas doses de CRE também apresentaram melhor crescimento e rendimento em comparação com as não tratadas, e isso foi associado a uma melhora nas relações hídricas, pigmentos fotossintéticos, aquisição de nutrientes, redução da peroxidação lipídica , e melhores mecanismos de defesa antioxidantes. O aumento máximo no rendimento de sementes foi de 14,77 e 12,32%, encontrado em plantas cultivadas a partir de sementes tratadas com 20% e 10% CRE, respectivamente. Em conclusão, sugere-se que o uso de baixas doses de CRE como priming de sementes pode contribuir para uma melhor produtividade do trigo sob estresse hídrico, especialmente em áreas semiáridas e áridas.

Abstract

The present study was conducted to investigate the effects of Cuscuta reflexa extract (CRE) on the activities of germination enzymes, seed germination vigor, biomass production, physio-biochemical attributes, and seed yield of water-stressed wheat plants. Different levels of CRE (0, 10, 20, 30, 40, and 50%), including water soaking, were used as seed priming. Water stress negatively affected the seed germination, germination enzyme activities, growth, yield, and different physio-biochemical attributes of wheat plants. Low doses of CRE (10, 20, and 30%) ameliorated the adverse effects of water stress on seed germination attributes, and activities of germination enzymes, but negative impacts were recorded at higher doses (40 and 50%) of CRE. Water-stressed wheat plants grown from seeds pre-treated with low doses of CRE also showed better growth and yield as compared with non-treated ones, and that was associated with an improvement in water relations, photosynthetic pigments, nutrient acquisition, reduced lipid peroxidation, and better antioxidative defense mechanisms. The maximum increase in seed yield was 14.77 and 12.32%, found in plants grown from seeds treated with 20% and 10% CRE, respectively. In conclusion, it is suggested that using low doses of CRE as seed priming can contribute to better wheat yield under water stress, especially in semi-arid and arid areas.