Red-seaweed biostimulants differentially alleviate the impact of fungicidal stress in rice (Oryza sativa L.)

Resumo

Biostimulantes derivados de algas vermelhas facilitam a saúde das plantas e conferem proteção contra condições de estresse abiótico por meio de seus compostos bioativos e nutrientes. A potência dos biostimulantes de algas vermelhas (LBS6 e LBD1) em arroz cv. IR-64 em resposta ao estresse induzido por fungicidas foi investigada neste estudo. A aplicação foliar de LBS6 manteve a abertura estomática e a temperatura foliar sob condições de estresse fungicida. Espécies reativas de oxigênio (ROS), como peróxido de hidrogênio e radicais superóxidos, foram significativamente reduzidas em plantas estressadas tratadas com LBS6. Após a aplicação dos biostimulantes de algas, a produção de ROS foi estabilizada por antioxidantes, como CAT, APX, SOD, POD e GR. A aplicação de LBS-6 aumentou os níveis de Ca+ e K+ nas plantas estressadas, que possivelmente interagiram com os sistemas de sinalização de ROS e abertura estomática, respectivamente. Nas plantas de arroz, o estresse fungicida elevou a expressão de fatores transcricionais responsivos ao estresse (E2F, HSFA2A, HSFB2B, HSFB4C, HSFC1A e ZIP12). Uma diminuição nos níveis de transcritos de genes responsivos ao estresse foi registrada em plantas tratadas com algas. Pela primeira vez, apresentamos uma investigação integrativa de componentes físico-químicos e moleculares para descrever o mecanismo pelo qual os biostimulantes de algas marinhas em arroz melhoram a saúde das plantas sob condições de estresse fungicida.

Abstract

Red seaweed-derived biostimulants facilitate plant health and impart protection against abiotic stress conditions by their bioactive compounds and plant nutrients. The potency of red seaweed biostimulants (LBS6 and LBD1) on rice cv. IR-64 in response to fungicides induced stress was investigated in this study. Foliar application of LBS6 maintained the stomatal opening and leaf temperature under the fungicidal stress condition. Reactive Oxygen Species (ROS) such as hydrogen peroxide and superoxide radicals were significantly reduced in LBS6-treated stressed plants. After applying seaweed biostimulants, ROS production was stabilized by antioxidants viz., CAT, APX, SOD, POD, and GR. LBS-6 application increased the Ca+ and K+ levels in the stressed plants, which perhaps interacted with ROS and stomatal opening signalling systems, respectively. In the rice plants, fungicidal stress elevated the expression of stress-responsive transcriptional factors (E2F, HSFA2A, HSFB2B, HSFB4C, HSFC1A, and ZIP12). A decline in the transcript levels of stress-responsive genes was recorded in seaweed treated plants. For the first time, we present an integrative investigation of physicochemical and molecular components to describe the mechanism by which seaweed biostimulants in rice improve plant health under fungicidal stress conditions.