Effects of exogenous proline on the physiological characteristics of Triticum aestivum L. and Lens culinaris Medik. under drought stress

Resumo

A prolina, que é um indicador de estresse, costuma ser considerada um bom parâmetro para o teste de plantas com boa capacidade de tolerância à seca. Assim, a aplicação exógena de prolina é uma técnica possível para evitar os efeitos deletérios da seca no crescimento das plantas. Os objetivos deste estudo foi investigar o impacto da prolina exógena no comportamento fisiológico de trigo, uma monocotiledônea, e lentilha, uma dicotiledônea, sob condições de estresse hídrico. Após vários testes preliminares, as concentrações ótimas de prolina exógena foram determinadas (6 mM para trigo e 2 mM para lentilha) e ambas as espécies foram tratadas em condições normais e de seca. Os resultados mostraram que o déficit hídrico afetou ambas as espécies levando a uma redução no crescimento, teor de clorofila e teor relativo de água. Da mesma forma, PEG-6000 a 15%, que equivale a um potencial osmótico de -0,31MPa, causou um alto acúmulo de prolina. Na maioria dos casos também notamos uma diminuição notável nas atividades da catalase (Cat), ascorbato peroxidase (APX) e gaiacol peroxidase (GPX), provavelmente devido ao estresse oxidativo causado pelo estresse hídrico. A aplicação de prolina em condições estressantes reduziu os efeitos deletérios causados pelo estresse em ambas as espécies, devido, principalmente, ao acúmulo de prolina endógena livre e ao aumento das atividades de Cat, APX e GPX.

Abstract

Proline, which is an indicator of stress, is often considered as a good parameter for the testing of plants with good drought tolerance capacity. Thus, exogenous application of proline is a possible technique to avoid the deleterious effects of the drought on plant growth. The objectives of this study are to investigate the impact exogenous proline on the physiological behavior of two plant species, bread wheat, a monocot, and lentil, a dicot, under drought stress conditions. After several preliminary tests, optimal concentrations of exogenous proline were determined (6 mM for bread wheat and 2 mM for lentil) and both species were treated in normal and drought conditions. The results showed that water deficit affected both species leading to a reduction in growth, chlorophyll content and relative water content. Likewise, 15 % PEG-6000, which is equivalent to osmotic potential of -0.31MPa, caused a high accumulation of proline. In almost of cases we also noted a remarkable decrease in catalase (Cat), ascorbate peroxidase (APX) and gaiacol peroxidase (GPX) activities which was probably due to the oxidative stress caused by drought stress. The application of proline in stressful conditions reduced the deleterious effects caused by the stress on both species, due, particularly, to the accumulation of free endogenous proline and the increase of Cat, APX and GPX activities.