Elimination of gibberellin from Kappaphycus alvarezii seaweed sap foliar spray enhances corn stover production without compromising the grain yield advantage.

Resumo

A intensificação sustentável da produtividade agrícola é um desafio global. A seiva da alga vermelha comercialmente importante, Kappaphycus alvarezii, tem sido de interesse neste sentido, e a sua aplicação como adubação foliar teve impacto profundo no rendimento de muitas culturas. Foi demonstrado que contém ácido indol acético, cinetina, zeatina e ácido giberélico (GA3), mas nenhum estudo foi relatado ainda sobre as interações entre esses constituintes, se houver. No presente estudo, a extração seletiva com solvente foi realizada para obter composições de seiva isentas de GA3 e de ácido indolacético. Outra composição foi preparada autoclavando a seiva o que resultou na degradação de todas as hormonas de crescimento acima. As variantes de seiva, juntamente com pulverização de água (controle) e seiva pura, foram aplicadas em Zea mays como pulverização foliar durante três temporadas consecutivas na forma diluída. Os quatro tratamentos com seiva estavam no mesmo nível – e significativamente superiores ao tratamento de controle – no que diz respeito ao rendimento e à qualidade dos grãos. Posteriormente, foi demonstrado que a seiva pura também contém colina e glicina betaína, e estas foram detectadas em quantidades semelhantes em todas as variantes da seiva, aparentemente indicando sua profunda influência no rendimento de grãos. Outra observação importante foi que a seiva livre de GA3 levou a maior atividade fotossintética, o que se traduziu num aumento de 26% no rendimento de palha de milho em comparação com a seiva pura. Supõe-se que isso se deva à prevenção de interações negativas entre GA3 e outros hormônios. O estudo constitui o primeiro relatório de melhoria do desempenho de um estimulante natural de algas marinhas no sentido de aumentar o crescimento das plantas através da simplificação da sua composição.
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Abstract

Sustainable intensification of agricultural productivity is a global challenge. The sap of the commercially important red seaweed, Kappaphycus alvarezii, has been of interest in this regard, and its application as foliar spray has had a profound impact on the yields of many crops. It has been shown to contain indole acetic acid, kinetin, zeatin and gibberellic acid (GA₃) but no study is yet reported on the interactions among these constituents, if any. In the present study, selective solvent extraction was undertaken to obtain GA₃-free and indole acetic acid-free sap compositions. Another composition was prepared by autoclaving the sap which resulted in degradation of all the above growth hormones. The sap variants, along with water spray (control) and pristine sap, were applied on Zea mays as foliar spray over three consecutive seasons in dilute form. The four sap treatments were at par with one another—and significantly superior to control treatment—in so far as grain yield and quality were concerned. Pristine sap was subsequently shown to also contain choline and glycine betaine, and these were detected in similar amounts in all the sap variants, apparently indicating their profound influence on grain yield. Another important observation was that GA₃-free sap led to heightened photosynthetic activity which translated into 26 % increase in corn stover yield compared to pristine sap. This is hypothesized to be on account of prevention of negative interactions between GA₃ and other hormones. The study constitutes the first report of enhancement of performance of a natural seaweed plant stimulant towards increasing plant growth through simplification of its composition.