Extending thermotolerance to tomato seedlings by inoculation with SA1 isolate of Bacillus cereus and comparison with exogenous humic acid application

Resumo

O estresse térmico é um dos principais estresses abióticos que prejudicam o crescimento das plantas e a produtividade das culturas.
As bactérias endofíticas promotoras do crescimento vegetal (PGPEB) e o ácido húmico (HA) são usados ​​como bioestimulantes e abordagens ecológicas para melhorar a produção agrícola e neutralizar
os efeitos negativos do estresse térmico. O presente estudo teve como objetivo analisar o efeito de termotolerantes
SA1 um isolado de Bacillus cereus e HA em mudas de tomate. Os resultados mostraram que a aplicação combinada de SA1+HA melhorou significativamente a biomassa e a fluorescência da clorofila
de plantas de tomate em condições normais e de estresse calórico. O estresse térmico aumentou o ácido abscísico
(ABA) e reduzido teor de ácido salicílico (SA); no entanto, a aplicação combinada de SA1+HA
reduziu acentuadamente o ABA e aumentou o SA. As atividades das enzimas antioxidantes revelaram que SA1
e plantas tratadas com HA exibiram níveis aumentados de ascorbato peroxidase (APX), superóxido
dismutase (SOD) e glutationa reduzida (GSH). Além disso, o estresse térmico reduziu acentuadamente
o teor de aminoácidos; no entanto, os aminoácidos foram aumentados com a co-aplicação de SA1
+HA. Da mesma forma, os resultados da espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente mostraram que as plantas
tratados com SA1+HA exibiram ferro (Fe+
), fósforo (P) e potássio
(K+
) absorção durante o estresse térmico. O estresse térmico aumentou a expressão relativa de SlWRKY33b
e genes relacionados à autofagia (SlATG5), enquanto a coaplicação de SA1+HA aumentou o
resposta ao estresse térmico e expressão reduzida de SlWRKY33b e SlATG5. O fator de transcrição responsivo ao estresse térmico (SlHsfA1a) e o transportador de potássio de alta afinidade (SlHKT1)
foram regulados positivamente em plantas tratadas com SA1+HA. Em conclusão, os achados atuais sugerem que a coaplicação com SA1+HA pode ser usada para mitigar os danos causados ​​pelo estresse térmico no tomateiro
plantas e pode ser comercializado como biofertilizante.

Abstract

Heat stress is one of the major abiotic stresses that impair plant growth and crop productivity.
Plant growth-promoting endophytic bacteria (PGPEB) and humic acid (HA) are used as biostimulants and ecofriendly approaches to improve agriculture crop production and counteract
the negative effects of heat stress. Current study aimed to analyze the effect of thermotolerant
SA1 an isolate of Bacillus cereus and HA on tomato seedlings. The results showed that combine application of SA1+HA significantly improved the biomass and chlorophyll fluorescence
of tomato plants under normal and heat stress conditions. Heat stress increased abscisic acid
(ABA) and reduced salicylic acid (SA) content; however, combined application of SA1+HA
markedly reduced ABA and increased SA. Antioxidant enzymes activities revealed that SA1
and HA treated plants exhibited increased levels of ascorbate peroxidase (APX), superoxide
dismutase (SOD), and reduced glutathione (GSH). In addition, heat stress markedly reduced
the amino acid contents; however, the amino acids were increased with co-application of SA1
+HA. Similarly, inductively-coupled plasma mass-spectrometry results showed that plants
treated with SA1+HA exhibited significantly higher iron (Fe+
), phosphorus (P), and potassium
(K+
) uptake during heat stress. Heat stress increased the relative expression of SlWRKY33b
and autophagy-related (SlATG5) genes, whereas co-application of SA1+HA augmented the
heat stress response and reduced SlWRKY33b and SlATG5 expression. The heat stressresponsive transcription factor (SlHsfA1a) and high-affinity potassium transporter (SlHKT1)
were upregulated in SA1+HA-treated plants. In conclusion, current findings suggest that coapplication with SA1+HA can be used for the mitigation of heat stress damage in tomato
plants and can be commercialized as a biofertilizer.