Humic acids trigger the weak acids stress response in maize seedlings

Resumo

Introdução
Plantas condicionadas por ácidos húmicos apresentaram resposta fisiológica e molecular frente a diferentes estresses abióticos sem a presença de agentes estressores (salinidade, seca, toxicidade de metais pesados). É plausível que os próprios ácidos húmicos possam atuar como substâncias químicas primárias nas plantas. Nossa hipótese é que os ácidos húmicos podem desencadear a resposta de estresse de ácidos fracos em plantas celulares acidificando o citosol e, assim, provocando a cascata de resposta de sinalização de transdução.

Métodos
As curvas dose-resposta de raízes de mudas de milho com diferentes concentrações de ácidos húmico, acético e salicílico determinaram a concentração mais ativa e inibitória. Esses dados foram posteriormente usados para avaliar mudanças no pH intracelular usando a sonda BCECF-AM (2,7-bis(2-carboxietil)-5(e 6)-carboxifluoresceína, éster acetoximetílico) e o nível de transcrição diferencial de genes relacionados à fraca resposta ao estresse em plantas por qPCR em tempo real.

Resultados
Ácidos húmicos como ácidos orgânicos de cadeia curta diminuem o pH intracelular mostrado pelo aumento da fluorescência da sonda BCECF. A queda do pH citosólico promovida pelos ácidos húmicos não foi transitória. Observamos um alto nível de proteínas quinases relacionadas a sensores de energia celular e fatores de transcrição associados à transdução da sinalização de estresse.

Conclusão
Os ácidos húmicos podem ser considerados como um agente priming químico, pois na concentração adequada podem induzir a típica resposta vegetal ao estresse abiótico de ácidos fracos, induzindo a aclimatação da planta e aumentando a tolerância ao estresse abiótico.

Abstract

Background
Plants primed by humic acids showed physiological and molecular response against different abiotic stresses without the presence of stressor agents (salinity, drought, heavy metal toxicity). It is plausible that humic acids themselves can act as chemical priming substances in plants. We hypothesized that humic acids can trigger the weak acids stress response in cell plants acidifying the cytosol and thus eliciting the transduction signalling response cascade.

Methods
The dose–response curves of maize seedlings roots with different concentrations of humic, acetic and salicylic acids determined the most active and inhibitory concentration. These data were further used to evaluate changes on intracellular pH using BCECF-AM probe (2,7-bis(2-carboxyethyl)-5(and 6)-carboxyfluorescein, acetoxymethyl ester) and differential transcription level of genes related to weak stress response in plants by qPCR real time.

Results
Humic acids like short chain organic acids decrease the intracellular pH showed by the increased fluorescence of BCECF probe. The drop in cytosolic pH promoted by humic acids was not transient. We observed a high level of protein kinases related to cell energy-sensing and transcription factors associated to transduction of stress signalling.

Conclusion
The humic acids can be considered as a chemical priming agent, since in the appropriate concentration they can induce the typical plant abiotic stress response of weak acids inducing plant acclimation and enhancing the abiotic stress tolerance.