Is seaweed extract an elicitor compound? Changing proline content in drought-stressed bean plants

Resumo

Estresses abióticos afetam negativamente o desenvolvimento e a produtividade da cultura. No entanto, o uso de extratos de algas marinhas pode amenizar as perdas de produção por meio da melhoria do sistema antioxidante e síntese de osmólitos compatíveis. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do extrato de Ascophyllum nodosum na resposta antioxidante e na produtividade de plantas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris) sob estresse hídrico. Para tanto, foram testados dois métodos de aplicação (aspersão foliar e irrigação do solo) e duas doses (5 e 10 mL L-1), enquanto plantas não tratadas foram usadas como controle. Não houve diferenças significativas nos teores de malondialdeído e peróxido de hidrogênio entre os tratamentos, indicando que a aplicação de extrato de algas marinhas não alterou o estado oxidativo das plantas tratadas quando comparadas às plantas controle. Por outro lado, o uso de extrato de algas aumentou o teor de prolina mesmo antes do estresse hídrico (46,3 para 145,4% quando comparado ao controle), e esse incremento permaneceu até o 10º dia de estresse (de 60,1 para 201,7% sobre as plantas de referência ), apoiando evidências iniciais de que o extrato de A. nodosum é um eliciador de plantas. Os parâmetros de produção não foram afetados pelo extrato, provavelmente devido ao severo estresse hídrico a que as plantas foram submetidas. Os resultados sugerem que o extrato de A. nodosum afeta o metabolismo da prolina em plantas de Phaseolus vulgaris, tornando a síntese desse osmólito mais responsiva ao estresse hídrico, pois as plantas tratadas com algas marinhas apresentaram maior teor de prolina do que as plantas controle durante a exposição ao déficit hídrico.

Abstract

Abiotic stresses negatively affect crop development and yield. However, the use of seaweed extracts can alleviate production losses through improvement of the antioxidant system and synthesis of compatible osmolytes. The aim of this study was to assess the effects of Ascophyllum nodosum extract on antioxidant response and yield of common bean plants (Phaseolus vulgaris) under drought stress. Therefore, two methods of application (foliar spray and soil irrigation) and two doses (5 and 10 mL L-1) were tested, whereas untreated plants were used as control. There were no significant differences in malondialdehyde and hydrogen peroxide contents among treatments, indicating that application of seaweed extract did not change the oxidative status in treated plants when compared to the control ones. On the other hand, the use of seaweed extract increased proline content even prior to drought stress (46.3 to 145.4% when compared to the control), and this increment remained until the 10th day of stress (from 60.1 to 201.7% over the reference plants), supporting early evidences that A. nodosum extract is a plant elicitor. The yield parameters were not affected by the extract, probably due to the severe drought stress which plants were submitted. The results suggest that A. nodosum extract affects proline metabolism in Phaseolus vulgaris plants, making the synthesis of this osmolyte more responsive to drought stress because seaweed-treated plants presented a higher proline content than the control ones during the exposure to water deficit.