Polysaccharides Derived From the Brown Algae Lessonia nigrescens Enhance Salt Stress Tolerance to Wheat Seedlings by Enhancing the Antioxidant System and Modulating Intracellular Ion Concentration

Resumo

A salinidade do solo reduz o crescimento das plantas e é um fator importante que causa diminuição da produtividade agrícola em todo o mundo. Os polissacarídeos de algas marinhas promovem o crescimento das culturas e melhoram a resistência das plantas ao estresse abiótico. Neste estudo, polissacarídeos da alga marrom Lessonia nigrescens polissacarídeos (LNP) foram extraídos e posteriormente separados e fracionados. Dois polissacarídeos ácidos (LNP-1 e LNP-2) do LNP bruto foram obtidos e caracterizados. Este último apresentou peso molecular (PM) menor (40,2 kDa) que o primeiro (63,9 kDa), mas apresentou maior teor de ácido urônico e sulfato. O LNP e o LNP-2 brutos eram compostos de manose, ácido glucurônico, fucose e xilose, enquanto o LNP-1 possui pouca manose. Além disso, foram investigados os efeitos dos três polissacarídeos na tolerância das plantas ao sal. Os resultados mostraram que o LNP bruto, LNP-1 e LNP-2 promoveram o crescimento das plantas, diminuíram a peroxidação lipídica da membrana, aumentaram o conteúdo de clorofila, melhoraram as atividades antioxidantes e coordenaram o efluxo e compartimentação do íon intracelular. Todos os três polissacarídeos poderiam induzir resistência das plantas ao estresse salino, mas o LNP-2 foi mais eficaz que os outros dois. O presente estudo permitiu concluir que tanto o PM quanto o grau de sulfato contribuem para a capacidade de resistência ao sal de polissacarídeos derivados de L. nigrescens.
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Abstract

Soil salinity reduces plant growth and is a major factor that causes decreased agricultural productivity worldwide. Seaweed polysaccharides promote crop growth and improve plant resistance to abiotic stress. In this study, polysaccharides from brown seaweed Lessonia nigrescens polysaccharides (LNP) were extracted and further separated and fractionated. Two acidic polysaccharides (LNP-1 and LNP-2) from crude LNP were obtained and characterized. The latter had a lower molecular weight (MW) (40.2 kDa) than the former (63.9 kDa), but had higher uronic acid and sulfate content. Crude LNP and LNP-2 were composed of mannose, glucuronic acid, fucose, and xylose, whereas LNP-1 has little mannose. Moreover, the effects of the three polysaccharides on plant salt tolerance were investigated. The results showed that crude LNP, LNP-1, and LNP-2 promoted the growth of plants, decreased membrane lipid peroxidation, increased the chlorophyll content, improved antioxidant activities, and coordinated the efflux and compartmentation of intracellular ion. All three polysaccharides could induce plant resistance to salt stress, but LNP-2 was more effective than the other two. The present study allowed to conclude that both MW and sulfate degree contribute to salt resistance capability of polysaccharides derived from L. nigrescens.