A new protein hydrolysate-based biostimulant applied by fertigation promotes relief from drought stress in Capsicum annuum L.

Resumo

Recentemente, bioestimulantes têm sido utilizados na agricultura sustentável como agentes de priming capazes de aumentar a tolerância das culturas a estressores abióticos. Aqui, a aplicação no solo de GHI_16_VHL, um bioestimulante à base de hidrolisado proteico de plantas, foi testada quanto à sua capacidade de mitigar os efeitos do estresse hídrico severo em Capsicum annuum na floração. A influência do bioestimulante no status fisiológico das plantas foi monitorada durante o estresse e seu alívio, medindo-se os níveis de clorofila, a densidade estomática, o potencial hídrico do caule, as trocas gasosas foliares e o crescimento das plantas. Além disso, os níveis de osmorregulação foliar e estresse oxidativo também foram avaliados pela quantificação de prolina livre, carboidratos não estruturais totais (TNC), atividade de eliminação de ROS e nível de H₂O₂. Embora as plantas preparadas com o bioestimulante tenham apresentado uma diminuição mais rápida do potencial hídrico do caule em relação às plantas não tratadas durante a imposição da seca, elas se recuperaram mais rapidamente, provavelmente devido ao maior acúmulo de osmólitos foliares, nomeadamente TNC durante a seca. Além disso, a recuperação das trocas gasosas foliares foi acelerada nas plantas tratadas com o bioestimulante, que apresentaram uma densidade estomática aumentada e o mesmo nível de clorofila das plantas bem irrigadas no final da fase de recuperação. O nível de peróxido de hidrogênio foi significativamente menor durante o estresse e no início da recuperação nas plantas preparadas com o bioestimulante, provavelmente devido à maior atividade da catalase nas plantas tratadas antes da seca ou ao maior nível de eliminadores de antioxidantes não enzimáticos nas plantas estressadas preparadas. Finalmente, o priming com o bioestimulante aumentou a taxa de crescimento relativo da parte aérea e a produtividade final de frutos das plantas estressadas. Em conjunto, nossos dados sugerem que o tratamento de priming com o bioestimulante promove uma recuperação mais rápida e eficiente das plantas após a seca.

Abstract

Recently, biostimulants have been used in sustainable agriculture as priming agents able to increase crop tolerance to abiotic stressors. Here, a soil application of GHI_16_VHL, a plant protein hydrolysate-based biostimulant, was tested for its capability to mitigate severe water stress effects on Capsicum annuum at flowering time. The biostimulant influence on plant physiological status was monitored upon stress and its relief, by measuring chlorophyll levels, stomatal density, stem water potential, leaf gas exchanges and plant growth. Moreover, leaf osmoregulation and oxidative stress levels were also evaluated by quantifying free proline, total non-structural carbohydrates (NSC), ROS-scavenging activity and H2O2 level.
Although biostimulant-primed plants showed a quicker decrease of stem water potential with respect to untreated plants upon drought imposition, they recovered faster probably due to the higher leaf osmolyte accumulation, namely NSC during drought. Moreover, leaf gas exchange recovery was prompted in biostimulant-treated plants, which showed an incremented stomatal density and the same chlorophyll level of well-watered plants at the end of the recovery phase. Hydrogen peroxide level was significantly lower during stress and early recovery in biostimulant primed plants, probably due to the higher catalase activity in treated plants before drought or to the higher level of non-enzymatic antioxidant scavengers in primed stressed plants. Finally, the biostimulant priming increased aboveground relative growth rate and final fruit yield of stressed plants. Taken together, our data suggest that the biostimulant priming treatment promotes a faster and more efficient plant recovery after drought.