Chitosan application in the induction of water deficit tolerance in maize plants

Resumo

A presente pesquisa busca elucidar a viabilidade da quitosana (CHT) na indução de tolerância à deficiência hídrica em diferentes híbridos de milho, contrastando tolerância à restrição hídrica, tolerância e sensibilidade. As plantas de milho foram submetidas ao déficit hídrico e aplicação foliar de diferentes doses de quitosana (60, 100, 140 e 180 mg L ^-1) no estádio pré-floração e avaliadas durante o período de estresse de quinze dias. Para entender o comportamento de indução da tolerância à restrição hídrica, parâmetros biofísicos, como potencial hídrico, teor relativo de água e teor de clorofila, trocas gasosas e ensaios bioquímicos, foram quantificados com base na atividade dos antioxidantes SOD, CAT, APX e PAL enzimas, atividade de peroxidação lipídica e teor de peróxido de hidrogênio. Dentre os tratamentos, plantas de milho submetidas à aplicação foliar de quitosana na dose de 140 mg L ^-1apresentaram respostas comportamentais semelhantes às plantas sob condições favoráveis ​​de irrigação. Tais respostas positivas estão relacionadas ao alto grau de atividade de enzimas antioxidantes, trocas gasosas e baixos níveis de peroxidação lipídica e peróxido de hidrogênio. Os resultados suportam o uso potencial de CHT para aumentar a tolerância ao estresse hídrico.

Abstract

The present research seeks to elucidate the feasibility of chitosan (CHT) in the induction of water deficit tolerance in different maize hybrids, contrasting tolerance to water restriction, tolerance and sensitivity. The maize plants were subjected to water deficit and foliar application of different chitosan doses (60, 100, 140, and 180 mg L^-1) at the pre-flowering growth stage and evaluated during the stress period of fifteen days. To understand the induction behaviour of the tolerance to water restriction, biophysical parameters, such as water potential, relative water content and chlorophyll content, gas exchange, and biochemical assays, were quantified based on the activity of SOD, CAT, APX, and PAL antioxidant enzymes, lipid peroxidation activity and hydrogen peroxide content. Among the treatments, maize plants subjected to chitosan foliar application at a dose of 140 mg L^-1 presented similar behavioural responses to plants under favourable irrigation conditions. Such positive responses are related to the high degree of activity of antioxidant enzymes, gas exchange and low levels of lipid peroxidation and hydrogen peroxide. The results support the potential use of CHT to increase tolerance to water stress.