Influence of proline priming on antioxidative potential and ionic distribution and its relationship with salt tolerance of wheat

Resumo

Mecanismos envolvidos na tolerância ao sal exigem exploração e investigação da variação genotípica para auxiliar futuros programas de melhoramento. Foi realizada uma análise comparativa de dez cultivares de trigo para tolerância ao sal e sua resposta ao condicionamento osmótico de sementes com prolina. A exposição de plântulas de trigo à salinidade resultou em redução proeminente nos atributos de crescimento de raiz e parte aérea de todas as cultivares. Além disso, a diminuição nos teores de clorofila foi evidente, embora variasse entre as cultivares. Plântulas de trigo cultivadas a partir de sementes pré-tratadas com prolina exibiram pigmentos fotossintéticos melhorados, e essa resposta também foi dependente da cultivar e da concentração. Geralmente, plantas estressadas por sal exibiram maiores atividades de enzimas antioxidantes. O condicionamento com prolina influenciou significativamente as atividades antioxidantes, porém sua magnitude variou. A atividade da peroxidase variou entre as cultivares de trigo, o que foi evidente pela análise da atividade de POD em gel de Native-PAGE. A salinidade causou a acumulação de Na⁺ nas raízes, e a magnitude da translocação de Na⁺ para a parte aérea foi dependente da cultivar. Similarmente, a absorção de K⁺ e sua distribuição entre raiz e parte aérea variaram. Os tratamentos de condicionamento afetaram a distribuição iônica de Na⁺ e K⁺, mas variações entre cultivares foram evidentes. Conclusivamente, todas as cultivares investigadas exibiram resposta diferencial à salinidade e aos pré-tratamentos de sementes com prolina. No entanto, as melhorias mediadas pelo condicionamento com prolina no crescimento e nas atividades de enzimas antioxidantes contribuíram para a tolerância ao estresse, que dependeu parcialmente da capacidade da planta de absorver sódio e particioná-lo nas raízes. Das cultivares testadas, Faisalabad-08 e Bhakhar-2002 foram classificadas como relativamente tolerantes ao sal e as cultivares AARI-10, MH-97 e Auqab-2000 como relativamente sensíveis ao sal.

Abstract

Mechanisms involved in salt tolerance urge exploration and investigation of genotypic variation to assist future breeding programs. Comparative examination of ten wheat cultivars for salt tolerance and their response towards proline-seed-priming was performed. Exposure of wheat seedlings to salinity resulted in prominent reduction in root and shoot growth attributes of all cultivars. Furthermore, decrease in the chlorophyll contents was evident although this varied among cultivars. Wheat seedlings grown from proline pre-treated seeds exhibited improved photosynthetic pigments, besides this response was also cultivar and concentration dependent. Generally, salt stressed plants exhibited higher antioxidant enzyme activities. Proline priming significantly influenced antioxidant activities, however, its magnitude varied. The peroxidase activity varied among wheat cultivars that were evident from the analysis of POD activity on Native-PAGE gel. Salinity caused the accumulation of Na+ in the roots and the magnitude of Na+ translocation to the shoot was cultivar dependent. Similarly, K+ uptake and its distribution among root and shoot varied. Priming treatments affected ion distribution of Na+ and K+ but inter-cultivar variations were evident. Conclusively, all the cultivars investigated exhibited differential response to salinity and proline seed pre-treatments. However, the proline-priming mediated improvements in growth and antioxidant enzyme activities contributed to stress tolerance which partly relied on the ability of the plant to uptake sodium and its partitioning in the roots. Of the cultivars tested, Faisalabad-08 and Bhakhar-2002 were ranked as relatively salt tolerant and the cvs. AARI-10, MH-97 and Auqab-2000 as relatively salt sensitive.