Effect of calcium nutrition on resistance of tomato against bacterial wilt induced by Ralstonia solanacearum

Resumo

Este estudo investigou o efeito da nutrição com cálcio na murcha bacteriana do tomate causada por Ralstonia solanacearum e a regulação dos mecanismos de resistência. Plantas cultivadas em solução nutritiva com concentrações de cálcio de 0,5, 5,0 e 25,0 mM foram inoculadas com R. solanacearum pelo método de imersão das raízes. Foram analisadas a gravidade do desenvolvimento da doença, a concentração de Ca nos tecidos das raízes e caules do tomate, a concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2), a peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) e a polifenol oxidase (PPO, EC 1.10.3.2) nas folhas do tomate. As gravidades da doença nos tratamentos com baixo, médio e alto teor de Ca foram 100 %, 77,1 % e 56,8 %, respectivamente. O crescimento das plantas no tratamento com alto teor de Ca foi significativamente melhor do que no tratamento com baixo teor de Ca em altura, diâmetro do caule e biomassa. As plantas de tomate absorveram significativamente mais Ca nas raízes e nos brotos à medida que o nível de Ca na solução nutritiva aumentava. Além disso, o nível de H2O2 no tratamento com alto teor de Ca aumentou mais rapidamente e atingiu um pico mais alto com 10,86 μM gFW−1 (31,32 % maior do que as plantas com teor médio de Ca). As atividades de POD e PPO também tiveram um aumento maior no tratamento com alto teor de Ca, com 99,09 U gFW−1 e 107,24 U gFW−1, em comparação com 40,70 U gFW−1 e 77,45 U gFW−1 no tratamento com baixo teor de Ca. Foi encontrada uma correlação negativa entre a concentração de Ca, o nível de H2O2, POD e PPO no tomate e a gravidade da doença, indicando que eles desempenharam um papel importante na resistência do tomate a essa doença. Esses resultados sugeriram que o Ca estava envolvido na regulação da concentração de H2O2 e na atividade de POD e PPO no tomate.

Abstract

This study investigated the effect of calcium nutrition on tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum and the regulation of resistance mechanisms. Plants cultured in nutrient solution with calcium concentrations of 0.5, 5.0, and 25.0 mM, were inoculated with R. solanacearum by the root dip method. Severity of disease development, Ca concentration in tomato root and shoot tissues, hydrogen peroxide (H₂O₂) concentration, peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) and polyphenol oxidase (PPO, EC 1.10.3.2) in tomato leaves were analyzed. Disease severities of low, medium and high Ca treatments were 100 %, 77.1 % and 56.8 % respectively. Plant growth in high Ca treatment was significantly better than those in low Ca treatment in height, stem diameter and biomass. Tomato plants absorbed significantly more Ca in roots and shoots as the level of Ca in the nutrient solution increased. In addition, H₂O₂ level in high Ca treatment rose faster and reached a higher peak with 10.86 μM gFW⁻¹(31.32 % greater than medium Ca plants). The activities of POD and PPO also have a greater increase in high Ca treatment with 99.09 U gFW⁻¹ and 107.24 U gFW⁻¹ compared to 40.70 U gFW⁻¹ and 77.45 U gFW⁻¹ in low Ca treatment. A negative correlation was found between Ca concentration, level of H₂O₂, POD, PPO in tomato, and disease severity, indicating that they played an important role in resistance of tomato to this disease. These results suggested that Ca was involved in the regulation of H₂O₂ concentration, and activity of POD and PPO in tomato.