Aqueous Garlic Extract as a Plant Biostimulant Enhances Physiology, Improves Crop Quality and Metabolite Abundance, and Primes the Defense Responses of Receiver Plants

Resumo

Os bioestimulantes são a escolha da próxima geração para a produção agrícola sustentável e estão gradualmente se tornando uma alternativa aos produtos químicos sintéticos. Vários botânicos são propostos para exercer efeitos estimulatórios, e os aleloquímicos do alho estão entre esses botânicos; no entanto, uma avaliação científica revisada por pares é necessária para entender as substâncias derivadas do alho, como os bioestimulantes. Estudos atuais foram, portanto, realizados para identificar a bioatividade do extrato de alho como um bioestimulante para melhorar a qualidade da cultura, alterar seu potencial fisiológico e estimular suas respostas de defesa contra infecções fúngicas patogênicas. 100 µg mL ^-1extratos aquosos de alho (AGE) em associação com ácido acetil salicílico (AAS) 1 mM e água destilada como tratamento controle foram aplicados em mudas de berinjela e pimentão como métodos de aplicação foliar e fertirrigação. Os resultados revelaram respostas estimulatórias no crescimento das hortaliças com melhor altura da planta, número de folhas, crescimento radicular, peso fresco e seco, etc., devido às aplicações de AGE e ASA. Além disso, alterações significativas foram indicadas em metabólitos vegetais, como clorofila, carotenóides e açúcares solúveis. Além disso, a estimulação das enzimas antioxidantes, como superóxido dismutase (SOD) e peroxidase (POD), bem como a atividade radicular dessas plantas, foi observada após o tratamento. A aplicação de AGE e ASA também exerceu efeitos de priming em plantas de pimenta, induzindo respostas de defesa antesA inoculação de Phytopthora capsici e as plantas tratadas, portanto, resistiram com sucesso à infecção por meio de sistemas antioxidantes ativados e provavelmente carotenóides e outros metabólitos protetores. _{O teor de H 2} O ₂ induzido pelo estresse foi extremamente baixo nas plantas tratadas, indicando uma resistência bem-sucedida contra a infecção patogênica.

Abstract

Biostimulants are the next-generation choice for sustainable agricultural production and are gradually becoming an alternative to synthetic chemicals. Various botanicals are proposed to exert stimulatory effects, and garlic allelochemicals are among such botanicals; however, a peer-reviewed scientific evaluation is required to understand garlic-derived substances such as biostimulants. Current studies were therefore performed to identify the bioactivity of garlic extract as a biostimulant to improve crop quality, alter its physiological potential, and prime its defense responses against pathogenic fungal infections. 100 µg mL⁻¹ aqueous garlic extracts (AGE) in consort with 1 mM of acetyl salicylic acid (ASA) and distilled water as a control treatment were applied to eggplant and pepper seedlings as foliar application and fertigation methods. The results revealed stimulatory responses in the growth of the vegetables with improved plant height, number of leaves, root growth, fresh and dry weight, etc., due to AGE and ASA applications. Moreover, significant alterations were indicated in plant metabolites such as chlorophyll, carotenoids, and soluble sugars. Additionally, stimulation of the antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD), as well as the root activity of these plants, was observed after treatment. Application of AGE and ASA also exerted priming effects on pepper plants, inducing defense responses prior to Phytopthora capsici inoculation, and the treated plants therefore successfully resisted infection through activated antioxidant systems, and probably carotenoid and other protectory metabolites. Stress-induced H₂O₂ content was extremely low in the treated plants, indicating successful resistance against pathogenic infection.