Foliar application of selenium and gibberellins reduce cadmium accumulation in soybean by regulating interplay among rhizosphere soil metabolites, bacteria community and cadmium speciation

Resumo

Tanto o selênio (Se) quanto as giberelinas (GA3) podem aliviar a toxicidade do cádmio (Cd) em plantas. No entanto, a aplicação foliar de Se e GA3 contra o estresse de Cd na soja e seus mecanismos relacionados tem sido pouco explorada. Neste experimento, foram avaliados os efeitos da aplicação isolada de Se e GA3, bem como da aplicação combinada, no microambiente da rizosfera da soja, na acumulação de Cd e no crescimento das plântulas de soja. Os resultados revelaram que tanto o Se quanto o GA3 podem reduzir efetivamente a acumulação de Cd nas plântulas de soja. A aplicação foliar de Se, GA3 e sua combinação reduziu os teores de Cd nas plântulas de soja em 21,70%, 27,53% e 45,07%, respectivamente, em comparação com o tratamento controle, sugerindo um efeito sinérgico de Se e GA3 na diminuição da acumulação de Cd. O Se e a GA3 também aumentaram significativamente a diversidade e abundância dos metabólitos na rizosfera, o que desempenhou um papel importante na formação da comunidade de bactérias da rizosfera e na melhoria das propriedades físico-químicas do solo contaminado por Cd, além de reduzir os teores de formas disponíveis de Cd, mas aumentar os níveis de formas imobilizadas. No geral, este estudo oferece uma abordagem inovadora para mitigar a acumulação de Cd em plântulas de soja, atribuída à interação regulada entre os metabólitos do solo da rizosfera, a comunidade de bactérias e a especiação de cádmio.

Abstract

Both selenium (Se) and gibberellins (GA3) can alleviate cadmium (Cd) toxicity in plants. However, the application of Se and GA3 as foliar spray to against Cd stress on soybean and its related mechanisms have been poorly explored. Herein, this experiment evaluated the effects of Se and GA3 alone and combined application on soybean rhizosphere microenvironment, Cd accumulation and growth of soybean seedlings. The results revealed that both Se and GA3 can effectively decrease the accumulation of Cd in soybean seedlings. Foliar application of Se, GA3 and their combination reduced Cd contents in soybean seedlings respectively by 21.70 %, 27.53 % and 45.07 % when compared with the control treatment, suggest a synergistic effect of Se and GA3 in decreasing Cd accumulation. Se and GA3 also significantly increased diversity and abundance of the metabolites in rhizosphere, which consequently played an important role in shaping rhizosphere bacteria community and improve rhizosphere soil physicochemical properties of Cd contaminated soil, as well as decreased the Cd available forms contents but enhance the immobilized form levels. Overall, this study affords a novel approach on mitigating Cd accumulation in soybean seedlings which is attributed to Se and GA3 regulated interplay among rhizosphere soil metabolites, bacteria community and cadmium speciation.