Effects of two protein hydrolysates obtained from chickpea (Cicer arietinum L.) and Spirulina platensis on Zea Mays (L.) plants

Resumo

Dois hidrolisados ​​protéicos líquidos obtidos de grão-de-bico (Cicer arietinum L.) (CA) e Spirulina platensis (SP) foram analisados ​​por espectroscopia FT-IR e SERS. Suas atividades e conteúdos semelhantes a hormônios em ácido indol-3-acético (IAA), isopenteniladenosina (IPA), nitrogênio (N), carbono (C), enxofre (S), fenóis, aminoácidos e açúcares redutores foram determinados. CA e SP apresentaram composições químicas diferentes nos teores de N, C, açúcares, aminoácidos e TP, que em geral foram maiores em CA. Os dois produtos exibiram atividades semelhantes a (IAA) e semelhantes a giberelina (GA) e continham os hormônios IAA e IPA. Especificamente, CA manteve maior (~3,6 vezes) atividade semelhante a IAA do que SP, enquanto sua atividade semelhante a GA foi comparável a SP. O conteúdo em IAA foi semelhante entre os hidrolisados, mas CA continha aproximadamente 6 vezes mais IPA. CA e SP foram ainda fornecidos em duas dosagens diferentes (0,1 e 1 mL L-1) por 2 dias para plantas de milho (Zea mays L.) cultivadas em hidroponia. Eles influenciaram positivamente o crescimento das plantas e o acúmulo de N-compostos (proteínas, clorofilas e fenóis), com efeito mais pronunciado observado nas plantas tratadas com AC. Além disso, eles aumentaram a atividade de duas enzimas, ou seja, peroxidase e esterase, que são marcadores estabelecidos para o crescimento vegetal, diferenciação e processos relacionados à organogênese. A atividade da peroxidase em particular foi aumentada em ~1,6 e ~2,3 vezes nas folhas e raízes das plantas tratadas com CA, respectivamente. Maior acúmulo de macro (Ca, Mg e K) e micro (Cu, Zn) elementos também foi evidenciado nas plantas abastecidas com esses produtos. Em conclusão, nossos dados indicam que tanto CA quanto SP exercem efeitos positivos em plantas de milho. No entanto, CA parece ser mais eficiente do que SP para melhorar a nutrição das plantas e os parâmetros de crescimento em alguns aspectos, provavelmente em virtude de seu maior teor de fitoquímicos (hormônios, fenóis, aminoácidos, açúcares redutores) que podem atuar como moléculas de sinalização e mais pronunciada atividade do tipo IAA.

Abstract

Two liquid protein hydrolysates obtained from chickpea (Cicer arietinum L.) (CA) and Spirulina platensis (SP) were analyzed via FT-IR and SERS spectroscopy. Their hormone-like activities and contents in indole-3-acetic acid (IAA), isopentenyladenosine (IPA), nitrogen (N), carbon (C), sulfur (S), phenols, amino acids, and reducing sugars were determined. CA and SP showed different chemical compositions in N, C, sugars, amino acid, and TP contents, which were generally higher in CA. The two products exhibited (IAA)-like and gibberellin (GA)-like activities and contained the hormones IAA and IPA. Specifically, CA held higher (∼3.6 fold) IAA-like activity than SP, while its GA-like activity was comparable to SP. The content in IAA was similar between hydrolysates, but CA contained ∼6 fold more IPA. CA and SP were further supplied at two different dosages (0.1 and 1 mL L^-1) for 2 days to maize (Zea mays L.) plants grown in hydroponics. They positively influenced plant growth and accumulation of N-compounds (proteins, chlorophylls and phenols), with a more pronounced effect observed in plants treated with CA. Furthermore, they increased the activity of two enzymes, i.e., peroxidase and esterase, which are established markers for plant growth, differentiation and organogenesis-related processes. Peroxidase activity in particular, was enhanced by ∼1.6 and ∼2.3 fold in leaves and roots of CA-treated plants, respectively. Greater accumulation of macro (Ca, Mg, and K) and micro (Cu, Zn) elements was also evident in plants supplied with these products. In conclusion, our data indicate that both CA and SP exert positive effects in maize plants. However, CA appeared to be more efficient than SP to improve plant nutrition and growth parameters in some respects, likely by virtue of its higher content in phytochemicals (hormones, phenols, amino acids, reducing sugars) that may act as signaling molecules, and more pronounced IAA-like activity.