Stimulating antioxidant defenses, antioxidant gene expression, and salt tolerance in Pisum sativum seedling by pretreatment using licorice root extract (LRE) as an organic biostimulant

Resumo

Extratos de plantas têm sido usados ​​recentemente como adjuvantes exógenos para fortalecer os sistemas endógenos de defesa das plantas quando crescem sob diferentes estresses ambientais, incluindo a salinidade. O estudo teve como objetivo determinar os efeitos da imersão de sementes usando extrato de raiz de alcaçuz (LRE) na fotossíntese e nos sistemas de defesa antioxidante, incluindo níveis de transcrição de genes codificadores de enzimas em mudas de ervilha cultivadas sob salinidade de NaCl de 150 mM. O estresse salino reduziu o crescimento das mudas, os atributos da fotossíntese e o conteúdo de K ⁺ e aumentou o estresse oxidativo (O ₂ ^•‒ e H ₂ O ₂ e MDA), Na ⁺ e Cl ^–, juntamente com um aumento nas atividades de defesa antioxidante em relação ao controle. No entanto, o pré-tratamento com LRE melhorou o crescimento das mudas, atributos fotossintéticos (clorofilas, carotenóides, Fv/Fm, Pn, Tr e gs), ascorbato e glutationa e seus estados redox, prolina, açúcares solúveis, α-TOC e atividades enzimáticas em comparação com estressados ao controle. O pré-tratamento com LRE também aumentou os níveis de transcrição dos genes que codificam CAT-, SOD-, APX-, GR-, DHAR- e PrxQ em mudas sob estresse salino, diminuindo o estresse oxidativo e os teores de Na + ^e Cl ^– e aumentando o teor de K ⁺ e K ⁺ /Na ⁺ razão.

Abstract

Plant extracts have recently been used as exogenous adjuvants to strengthen the endogenous plant defense systems when they grow under different environmental stresses, including salinity. The study aimed at determining the effects of seed soaking using licorice root extract (LRE) on photosynthesis and antioxidant defense systems, including transcript levels of enzyme-encoding genes in pea seedling grown under 150 mM NaCl-salinity. Salt stress reduced seedling growth, photosynthesis attributes, and K⁺ content, and increased oxidative stress (O₂^•‒ and H₂O₂, and MDA), Na⁺, and Cl^–, along with an increase in antioxidative defense activities compared to control. However, LRE pretreatment enhanced seedling growth, photosynthetic attributes (chlorophylls, carotenoids, Fv/Fm, Pn, Tr, and gs), ascorbate and glutathione and their redox states, proline, soluble sugars, α-TOC, and enzyme activities compared to stressed control. LRE pretreatment also upregulated transcript levels of CAT-, SOD-, APX-, GR-, DHAR-, and PrxQ-encoding genes in salt-stressed seedlings, decreasing oxidative stress and Na⁺ and Cl^– contents and increasing K⁺ content and K⁺/Na⁺ ratio.