Fennel and ammi seed extracts modulate antioxidant defence system and alleviate salinity stress in cowpea (Vigna unguiculata)

Resumo

O uso de bioestimulantes, incluindo extratos vegetais, permite que as espécies vegetais diminuam visivelmente os efeitos do estresse abiótico, incluindo a salinidade. O objetivo deste estudo foi explorar os impactos potenciais de dois bioestimulantes; extratos de sementes de Foeniculum vulgare (FSE) e Ammi visnaga (ASE), aplicados foliarmente a 2.000 ppm, sobre crescimento, rendimento, parâmetros fisiológicos, status de nutrientes e ingredientes do sistema antioxidante em plantas de Vigna unguiculata crescendo sob irrigação com água do mar diluída (3,5 e 7 dS m ⁻¹ ) durante as temporadas de 2017 e 2018. O estresse salino aumentou significativamente o teor de Na ⁺ , vazamento de eletrólitos (EL) e biomarcadores de estresse oxidativo [malondialdeído ‒ (MDA), peróxido de hidrogênio ‒ (H ₂O ₂ ) e superóxido‒(O ₂ ^‒ )], que foram associados com altas concentrações e atividades de ingredientes osmoprotetores e do sistema antioxidante (enzimático e não enzimático). Por outro lado, características de crescimento e produção, teor relativo de água (RWC) foliar, índice de estabilidade de membrana (MSI), eficiência fotossintética , teores de nutrientes (por exemplo, N, P, K ⁺ e Ca ²⁺ ), proporção de K ⁺ /Na ⁺ , e as características anatômicas da planta foram diminuídas. Os impactos adversos da salinidade foram mais perceptíveis sob 7 dS m ⁻¹. As aplicações de ASE e FSE aumentaram significativamente os teores de osmoprotetores e as atividades dos ingredientes do sistema antioxidante, o que se refletiu na redução do teor de Na ⁺ , EL e biomarcadores de estresse oxidativo e no aumento das características de crescimento e rendimento, RWC, MSI, eficiência fotossintética, teores de nutrientes, relação K ⁺ /Na ⁺ e características anatômicas (usando apenas ASE) em ambas as estações. Em comparação com FSE, melhores resultados foram obtidos pela aplicação de ASE, que pode ser recomendada para maximizar a produtividade de Vigna unguiculata em ambientes com salinidades de até 7 dS m ⁻¹

Abstract

The use of biostimulants, including plant extracts, enables plant species to noticeably lessen abiotic stress effects, including salinity. The aim of this study was to explore the potential impacts of two biostimulants; seed extracts of Foeniculum vulgare (FSE) and Ammi visnaga (ASE), foliarly applied at 2000 ppm, on growth, yield, physiological parameters, nutrient status, and antioxidant system ingredients in Vigna unguiculata plants growing under irrigation with diluted seawater (3.5 and 7 dS m −1) during the 2017 and 2018 seasons. Salt stress significantly increased Na + content, electrolyte leakage (EL), and oxidative stress biomarkers [malondialdehyde-(MDA), hydrogen peroxide-(H 2 O 2), and superoxide-(O 2 %-)], which were associated with high concentrations and activities of osmoprotectants and antioxidant system (enzymatic and nonenzymatic) ingredients. On the other hand, growth and output traits, leafy relative content of water (RWC), membrane stability index (MSI), pho-tosynthetic efficiency, contents of nutrients (e.g., N, P, K + , and Ca 2+), ratio of K + /Na +, and plant anatomical features were decreased. The adverse impacts of saltiness were more noticeable under 7 dS m −1. Both ASE and FSE applications significantly increased contents of osmoprotectants and activities of antioxidant system ingredients, which were reflected in reduced Na + content, EL, and oxidative stress biomarkers and in increased growth and yield traits, RWC, MSI, photosynthetic efficiency, nutrient contents, K + /Na + ratio, and anatomical features (using ASE only) in both seasons. Compared to FSE, better results were obtained by ASE application, which can be recommended for use to maximize Vigna unguiculata productivity in environments having salinities up to 7 dS m −1 .